Сборка из объёмной оптики и волокна (фотонные сэмплеры) fab_bulk

Кристаллы в резонаторах в свободном пространстве сжимают свет, светоделители или волоконные ответвители сводят его в интерференцию, катушки волокна задерживают его, криогенные детекторы с волоконным вводом его считают. Jiuzhang 1.0 подавал 50 сжатых состояний в 100-модовый интерферометр «со сверхнизкими потерями», при этом вся установка была захвачена по фазе D[460]; Borealis перенёс интерференцию во время — волоконные петли на 1, 6 и 36 временных бинов при тактовой частоте 6 MHz D[270]; Jiuzhang 4.0 соединяет три 16-модовых интерферометра через два массива из 16 волоконных задержек D[175]. ORCA продаёт стойки из «оптоволоконных компонентов телекоммуникационного класса», работающие при комнатной температуре C[464]. Атрибуты: сродство к носителю 0.25 (узел несёт моды, а не кубиты); собственных характерного времени, считывания, подвижности и модальности управления нет; ошибка — потери; оптическое производство.

Волокно почти ничего не стоит на метр: ≤0.18 dB/km на 1550 nm, групповой показатель преломления 1.4682 G[816]. Поэтому 36-биновая петля Borealis (6.0 µs, ≈1.2 km) обходится в стекле в ≈0.22 dB, а самая длинная задержка Jiuzhang 4.0 (12 µs, ≈2.4 km) — в ≈0.44 dB S[175], [270]; фабричный нитрид кремния при 0.5–1.8 dB/m взял бы за 1.2 km ~600–2 200 dB S[169]. Задержка остаётся в волокне; потери сидят на переходах и в активных элементах. Потери ограничивают и сжатие: при пропускании η измеряемая дисперсия квадратуры η·e^(−2r) + (1 − η) не может опуститься ниже 1 − η — потолок 16.0 dB при η = 0.975, той эффективности, что стоит за рекордными 15 dB от резонатора PPKTP в свободном пространстве D[344], но лишь 1.7 dB при ~33% у Borealis S[270]. Фаза — второй предел: остаточный фазовый шум петель Borealis растёт с длиной — 0.02, 0.03 и 0.15 rad для петель 0–2 D[270]. У сборки нет эффекта масштаба — каждый элемент размещается, сопрягается и стабилизируется поодиночке, — тогда как Xanadu считает, что для отказоустойчивости потребовалось бы сократить в 20–30× (в децибелах) вносимые потери каждого компонента S[173].

Поскольку источник (92%) и детекторы (93%) Jiuzhang 4.0 близки к единице, ~40% (≈2.2 dB), теряемые между ними, приходятся на фильтры, сетки интерферометров, задержки и сопряжения S[175]; его фильтрующий каскад из трёх несбалансированных MZI пропускает 99.8% D[175]. Borealis теряет ~20% в своём наборе фильтров и ~15% в демультиплексоре D[270]. Доминирующий член: переходы и переключение, а не распространение.

Источник сжатого света Borealis — кристалл KTP длиной 10 mm в OPO с накачкой на 775 nm; светоделители его петель — заказные EOM от QUBIG GmbH; его детекторы TES достигают 95%, и среди авторов — Lita, Gerrits и Nam из NIST Boulder D[270]. Поставки SNSPD — это горстка фирм: Single Quantum (Нидерланды) сообщила о своей 400-й системе SNSPD в июле 2026 года P[621]; Photon Spot (США) указывает «>90% квантовой эффективности около 1550nm» C[630]; ID Quantique через контрольный пакет перешла к IonQ, производителю компьютеров C[633]. Страница ORCA о PT-2 называет финансируемое Eurostars сотрудничество с Pixel Photonics (детекторы), Sparrow Quantum и Niels Bohr Institute (источники) C[465]. Американское правило от 2024-09-06 определяет квантовые компьютеры 4A906 через ≥34 физических кубита и ошибку C-NOT и не называет ни детекторов одиночных фотонов, ни источников сжатого света, ни каких-либо фотонных изделий G[301]; сэмплер, не имеющий ни того, ни другого, этим правилом очевидным образом не охвачен S[301].

Нагрузка — это сервосистемы, а не вентили. Borealis стабилизирует каждую петлю встречно распространяющимся лазером, пьезоэлементами и синхронным (lock-in) детектированием, перезахватывая фазу в течение 35 µs из каждых 100 µs, — отсюда 10 kHz D[270]; Jiuzhang 4.0 задаёт фазы задержек быстрыми пьезорастяжителями волокна, а фазы сеток — термически D[175]. Электрооптическая нагрузка (ct_eo) мала: три светоделителя петель на EOM и демультиплексор 1-на-16 из 15 EOM с контрастом выше 200:1 D[270]. Временное мультиплексирование — единственный рычаг масштабирования: 16 детекторов считывают 216 или 8 176 мод, а время восстановления SNSPD 43 ns у Jiuzhang 4.0 задаёт его бин 50 ns D[175], [270]. Криогенные здесь только детекторы.

Производственный слот архитектуры Бозонный сэмплер (ph_sampler, G1), общий с fab_pic. Он требует ct_eo — модуляторов с волоконным вводом и петель задержки; он не даёт ни одного ребра; он ничего не заменяет, тогда как fab_pic заменяет его (фотонная фабрика против сборки из объёмной оптики). Замещение частичное: Aurora перенесла сжатие и интерференцию на чипы, но связывает их волоконными модулями задержки D[173]. Это отвечает на пробел G-bulkoptics: рекордные сэмплеры построены не на 300 mm фабрике ФИС и не с помощью ионной и атомной оптики fab_optics; Атлас добавил эту технологию вместо того, чтобы распространять fab_optics на ph_cv и ph_fusion, чьи процессоры изготавливаются литографией D[169], [173]. Носители в реестре (7, из них основных (primary) — 7): Borealis (Xanadu, развёрнут 2022-06), Jiuzhang 1.0, 2.0 и 3.0 (USTC, продемонстрированы в 2020–2023, ныне выведены из эксплуатации), Jiuzhang 4.0 (USTC, продемонстрирован 2026-05-13), PT-1 (ORCA, развёрнут в 2023) и PT-2 (ORCA, развёртывания 2024–2026).

Ячеек с ✅ — 3. Две опираются на статьи с описанием архитектуры: раздел Methods у Borealis (волоконные линии задержки, светоделители на EOM, ввод в волокно выше 97%) D[270] и Extended Data Fig. 1 у Jiuzhang 4.0 (несбалансированный MZI в свободном пространстве на зеркале с PZT-приводом), причём текст этой статьи подтверждает волоконные петли задержки, но о 16-модовых интерферометрах сообщает лишь, что они «включают тепловую перестройку» D[175]; ячейка PT-1 опирается на продуктовую страницу ORCA: «монтируется в стойку, работает при комнатной температуре и собран из оптоволоконных компонентов» Cфакт. PT-2 остаётся 🔎: его страница не приводит архитектуры C[465], а прочтение в пользу волокна опирается на страницу ORCA о технологии C[464]. Остаются 🔎 и Jiuzhang 1.0–3.0: их ячейки выведены из преемственности линии, а не прочитаны по рисунку. По состоянию на 2026-09-26 ни один сэмплер не опубликовал ни выхода годных при сборке, ни распределения потерь по элементам, ни интервала между переюстировками.

99.8% у Jiuzhang 4.0 может относиться как к отдельному фильтрующему MZI, так и ко всему каскаду; версия arXiv v3 не уточняет. Ни одна позиция правила США от 2024-09-06 не называет SNSPD, TES или источники сжатого света. Не опубликовано: пропускание на петлю у Borealis — её текст в Nature приводит лишь ~33% в целом, ~20% для набора фильтров, ~15% для демультиплексора и связь с волокном выше 97%, — поэтому показатель в dB на петлю не приводится; производитель SNSPD для Jiuzhang 4.0; завершение покупки GXC компанией ORCA или какой-либо продукт PT на технологии GXC.

Деньги.

• 2024-01-30 · ORCA Computing · приобретение подразделения интегральной фотоники GXC, Остин, Техас · не раскрыто · объявлено P[817]
• 2025-05-06 · IonQ · контрольный пакет в ID Quantique · в релизе не раскрыто · закрыто C[633]

Рынок и цепочка поставок. Из 7 носителей как системы продаются только PT-1 и PT-2 от ORCA; USTC — академическая организация, хотя Jiuzhang 4.0 указывает Jiuzhang Quantum Technology Co. Ltd. среди аффилиаций D[175]; Borealis предоставлялся через облако, а не продавался, и реестр числит его в эксплуатации, лишь в поле дорожной карты отмечая, что его сменила Aurora. Дефицитные входы: детекторы с разрешением числа фотонов, источники сжатого света с низкими потерями. Работает только на G1.

Интеллектуальная собственность и стандарты. По состоянию на 2026-09-26 не найдено ни количества патентов, ни стандарта, специфичных для сборки.

Дорожные карты и послужной список. USTC прошёл путь от 100 до 8 176 мод в 2020–2026 годах за счёт мультиплексирования, а не добавления деталей D[175], [460]; Xanadu ушла от сборки в течение трёх лет после Borealis, сохранив волокно D[173]; ORCA представила GXC как шаг к «масштабируемым отказоустойчивым квантовым вычислениям» P[817], но по состоянию на 2026-09-26 ни одного продукта PT на этой основе не опубликовано.

Стратегическое прочтение. Сборка выигрывает там, где показатель качества — пропускание одной машины в конкретный день; отказоустойчивости же нужно, чтобы эти потери воспроизводились со статистикой, а это даёт только литография, — поэтому архитектура сэмплера здесь и заканчивается, тогда как архитектуры на непрерывных переменных (CV) и на основе слияний (fusion) перешли на ФИС. Устойчивая ценность остаётся у поставщиков волоконных задержек, источников сжатого света и детекторов, которые чиповые машины по-прежнему покупают.

Подтвердить, если до 2027-12-31 собранный сэмплер превзойдёт сквозную эффективность 51% у Jiuzhang 4.0 при ≥8 000 модах или если ORCA опубликует число петель и потери PT; понизить, если следующий Jiuzhang или PT-3 перенесёт свои интерферометры на чип, оставив технологии лишь задержки и детекторы. Открытые вопросы. (1) Каково пропускание за полный обход у каждой петли Borealis? (2) 16-модовые интерферометры Jiuzhang 4.0 — объёмные, волоконные или интегральные? (3) Как часто петлевой сэмплер нужно переюстировать и во что это обходится в доле времени работы? (4) Может ли задержка на чипе приблизиться к ~0.2 dB/km волокна, или каждый фотонный компьютер сохранит катушки волокна? (5) Охватывает ли какая-либо позиция экспортного контроля помимо американских квантовых ECCN 2024 года системы SNSPD или TES?