← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Флаксониум fluxonium

Сверхпроводниковый кубит, зашунтированный массивом джозефсоновских переходов, с частотой 0.2–1 GHz, большой ангармоничностью и длинным T1, купленными ценой отдельной линии потокового смещения на каждый кубит.

Флаксониум

fluxonium · слой 1 Носитель кубита · продемонстрировано · с 2009

Низкочастотный (0.2–1 GHz) сверхпроводниковый кубит с большим ангармонизмом; больший T1, смещение потоком.

Обзор →

Ключевые источники

[40] L. Ding et al., “High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transm… · 2023
[39] W.-J. Lin, H. Cho, Y. Chen, M. G. Vavilov, C. Wang, and V. E. Manucharyan, “24 days-stable… · 2024
[317] S. Miller, “Fast control methods enable record-setting fidelity in superconducting qubit,”… · 2025
[316] D-Wave Quantum Inc., “Digital control of a high-coherence fluxonium qubit,” D-Wave Quantum… · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
искусственный
(b) время · запутывание
50 ns · детерминированное
(c) считывание
дисперсионное СВЧ · 316 ns · неразрушающее · внутрисхемное
(d) подвижность
статическая разводка ближайших соседей
(e) управление
низкочастотное электрическое @ комнатная
(f) структура ошибки
стохастическая паулиевская, когерентная / калибровочная
(g) производство
литография сверхпроводниковых схем

Пространство оценки — датированные атрибуты

record 2Q (CNOT, Manucharyan group) → 99.94% in 60 ns, > 99.9% over 24 days
определяет: канал ошибок · 2024-07 · источник
MIT FTF CZ (RL-optimised mean) → 99.922%
определяет: канал ошибок · 2023-09 · источник

Atlantic Quantum поглощена Google (окт. 2025); D-Wave — управление флаксониумом через потоковые ЦАП на чипе (янв. 2026); DR17/DR49/DR181 у D-Wave — двухрельсовые кубиты в резонаторах, а не флаксониум.

Стандартные рекорды

T1-релаксация → 1.0 ms · лучшее
Somoroff et al. fluxonium: T1 stable around 1 ms over several months of operation · 2021-03 · источник [D] ⓘ
когерентность T2 (эхо/DD) → 1.5 ms · лучшее
Somoroff et al. fluxonium: Ramsey T2* = 1.48 +/- 0.13 ms; no spin-echo T2 is reported · 2021-03 · источник [D] ⓘ
время однокубитного вентиля → 80 ns · лучшее
Somoroff fluxonium X/2 and Y/2: Gaussian-edged square pulses, 60 ns plateau + 2x5 ns edges = 80 ns, >0.9999 avg fidelity · 2021-03 · источник [D] ⓘ
ошибка простоя/памяти за раунд → не опубликовано · типичное
No fluxonium QEC round has been run; no idle/memory error per round is published · 2021-03 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Рёбра

нужно: Литография сверхпроводниковых кубитов (переходы Al/AlOx/Al, разводка из Nb, 300 mm)
нужен для: CZ / iSWAP через перестраиваемый элемент связи°, «Голый» физический кубит (без кодирования)°, Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, фильтр Парселла)°
альтернативы: Трансмон
конфликтует с:
Цифровое управление на БОК-логике (4 K / mK) открыт — смягчение в масштабе не показано
фотоны переключений выше 2Δ разрывают куперовские пары в плёнке перехода — механизм трансмона, на флаксониуме ещё не измерен
цена выведено из случая трансмона: те же алюминиевые переходы, те же разрывающие пары фотоны; флаксониум, управляемый импульсами БОК, не сообщался, а флаксониум при половине кванта потока менее чувствителен к туннелированию квазичастиц, чем трансмон (Pop et al. 2014), так что цена может быть ниже
смягчение как для трансмона: драйвер на отдельном кристалле, ограничение полосы, ловушки квазичастиц, экранирование · 2023-09
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Не используется ни одной зарегистрированной машиной

Иллюстрации

У каждой иллюстрации — рассказ о том, что на ней, и строка авторства.

File:Fluxonium Qubit.png
A composite figure: the main panel is an electron micrograph (5 µm scale bar) of a fluxonium superconducting loop, with a circuit schematic and a false-colour optical micrograph of the antenna pads (50 µm scale bar) as insets. It is credited to Cottet, Xiong, Nguyen et al., dated 2021. Fluxonium shunts one small Josephson junction with a long chain of larger junctions acting as a large inductance; notice the ladder-like chains along both sides and the single small junction at top left. “Fluxonium Qubit” by Cottet, N., Xiong, H., Nguyen, L.B. et al., commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluxonium_Qubit.png, CC BY SA 4.0 (creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
Fig. 8 — Figure 8: (a) The optical image of the chip. (b) The optical image of coupler two qubits and coupler. (c) SEM images of the fluxonium device, magnif…
A five-image paper figure of a superconducting two-qubit chip. (a) Optical image of the whole chip (500 µm scale bar) with comb-shaped capacitors; (b) optical close-up of the two fluxonium qubits and the coupler (100 µm); (c) scanning-electron micrographs zooming from a tilted view to a Josephson-junction chain (5 µm) and one small junction (200 nm scale bar). It is Fig. 8 of arXiv 2203.16302 (March 2022) by Ilya N. Moskalenko, Ilya S. Besedin and colleagues, on high-fidelity two-qubit gates on fluxoniums using a tunable coupler. A fluxonium is a small junction shunted by a long junction chain, a large inductance; the gate uses fluxoniums rather than transmons. “Fig. 8 — Figure 8: (a) The optical image of the chip. (b) The optical image of coupler two qubits and coupler. (c) SEM images of the fluxonium device, magnified image…” by Ilya N. Moskalenko et al., arxiv.org/abs/2203.16302, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 3 — Figure 3: Two-fluxonium device characterization. (a) Micrograph and (b) schematic of the characterized device. (c) SEM image of Q2, with zoom-ins on…
A six-panel figure: an optical micrograph of a chip with two fluxonium qubits and readout resonators (1 mm scale bar), a circuit schematic, electron micrographs of a qubit, its small Josephson junction and its chain of junctions, and spectroscopy data. It comes from the arXiv paper "An ultracompact dilution refrigerator for fast quantum device characterization" by Geffroy and co-authors. It shows the fluxonium qubit — a small junction shunted by a large junction-chain inductance — read out dispersively; notice the junction chain in the last micrograph. “Fig. 3 — Figure 3: Two-fluxonium device characterization. (a) Micrograph and (b) schematic of the characterized device. (c) SEM image of Q2, with zoom-ins on the…” by Clment Geffroy et al., arxiv.org/abs/2608.18699, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
fluxonium · слой 1 Носитель кубита · центральность 6.7 · продемонстрировано · с 2009 · обновлено 2026-09-04

Флаксониум

Сверхпроводниковый кубит, зашунтированный массивом джозефсоновских переходов, с частотой 0.2–1 GHz, большой ангармоничностью и длинным T1, купленными ценой отдельной линии потокового смещения на каждый кубит.

Вердикт. Лучший двухкубитный показатель среди всех сверхпроводниковых носителей (CNOT 99.94%, 60 ns, стабильность 24 дня), но по состоянию на 2026-09-04 ни у кого не является продуктовым носителем; он выигрывает только если холодное управление потоком появится раньше, чем трансмонные элементы связи закроют разрыв.

Ключевые источники

Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 — классы целей отчёта (см. «Участники и экономика»).

Сущность и происхождение

Сверхпроводниковая схема, зашунтированная большой индуктивностью массива переходов, что уводит переход 0→1 в диапазон 0.2–1 GHz при гигагерцевой ангармоничности; Manucharyan, Koch, Glazman и Devoret, 2009. Зарядовая дисперсия обращается в нуль.
Атрибуты: искусственный носитель; детерминированное запутывание ~50 ns (10^-7.3 s); дисперсионное считывание ~0.3 µs, неразрушающее, с возможностью внутрисхемного применения.
Статическая подвижность; низкочастотное управление потоком при комнатной температуре; ошибки Паули плюс когерентные; литография сверхпроводниковых схем.

Физика и пределы

Диэлектрические потери растут с ω, поэтому T1 в 160–260 µs на ~300 MHz — рутина там, где трансмон борется с той же ванной на 5 GHz D[39]. Но при 20 mK kT/h ≈ 420 MHz: равновесие оставляет десятки процентов населённости в |1⟩, что делает активный сброс (~98% D[315]) обязательным. Предел задаёт потоковая дефазировка типа 1/f — T2* 20–110 µs против указанных T1 D[39], [316], — второго порядка в оптимальной рабочей точке и не поддающаяся подстройке. В рекордном CNOT доминирует, наоборот, когерентный член: нерезонансные перевороты управляющего кубита, остаточная ошибка ниже 2×10⁻⁴ D[39]. Предел сдвигает более тихое смещение, формируемое ближе к кристаллу.

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2023-09-25 CZ 99.922 ± 0.009% (среднее при оптимизации методами RL) MIT / MIT Lincoln Lab D[40]
2024-07-22 CNOT 99.94% за 60 ns, >99.9% в течение 24 дней без перекалибровки Maryland–EPFL–UMass–Wisconsin D[39]
2025-01-14 Однокубитный вентиль 99.998% MIT EQuS D[317]
2026-01-23 Кристальное управление потоковым ЦАП, T1 ≈ 200 µs сохранён D-Wave D[316]

Всё это одно- или двухкубитные устройства; по состоянию на 2026-09-04 ни решётки на флаксониумах, ни цикла QEC не существует.

D-Wave приводит 200 проводов смещения (2026-01-06) и ~300 линий смещения (2026-01-23) для одной и той же схемы аннилера факт. Не опубликовано: длительность вентиля CZ MIT с точностью 99.922%, которую аннотация в PRX не приводит, и датированное патентное семейство, специфичное для флаксониума.

Производство, материалы и цепочка поставок

Та же литография переходов Nb/Al, что и у трансмона, с наследованием его фабрик и его проблемы двухуровневых систем (TLS); рекордные образцы приходят из MIT Lincoln Laboratory, коммерческого поставщика не существует. Цена по вводу-выводу — возбуждение, считывание и линия потока на каждый кубит: криостат несёт несколько сотен линий постоянного смещения, поэтому нагрузка начинает кусаться на 10³, а на 10⁴–10⁶ смещение обязано формироваться в холоде. D-Wave монтирует методом flip-chip кристалл с мультиплексированным Φ-ЦАП через зазор ~7 µm при 10 mK без различимой добавочной декогеренции (T1 ≈ 200 µs D[316]), ключевые части поступают от NASA JPL C[281]; Shenzhen пропускает XY и Z по одной тёплой линии на кубит D[315]. Экспозиция по экспортному контролю общая для сверхпроводников (US EAR ECCN 3A901).

Роль в стеке

Прямая замена на слое 1 в рамках архитектуры решётки трансмонов с перестраиваемыми элементами связи: вытесняет трансмон там, где когерентность важнее простоты управления; ничто ниже по стеку его не требует. Его вентиль длительностью 60 ns производный такт не задаёт — такт задаёт дисперсионное считывание за ~0.3 µs, как и у трансмона, — так что флаксониум покупает ошибку, а не скорость. Верификация: ключевые цифры суть средние по RB на изолированных парах, слепые к перекрёстным помехам в решётке, дрейфу потока и утечке (leakage) флюксонов, и 99.94% не воспроизведены; рекорд 99.92% D[40], фигурировавший в основном отчёте, ими перекрыт, а сами 99.922% — это среднее при оптимизации методами RL (без такой помощи пики составляют 99.85–99.9%).

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
Google разработчик США Поглотила команду по флаксониуму из Atlantic Quantum; с тех пор молчит P[55]
D-Wave разработчик США Кристальное управление флаксониумом через Φ-ЦАП D[316]
University of Maryland исследования США CNOT 99.94% в группе Manucharyan D[39]
S Lab, Shenzhen исследования Китай Единая одноканальная архитектура управления потоком D[315]

Деньги.
2025-10-03 · Google · приобретение Atlantic Quantum · условия не раскрыты · закрыто P[55]факт
2025-11-06 · Atlantic Quantum · отсутствует среди отобранных на этап B QBI (11 команд, ≤ $15 M на каждую) · DARPA · официально факт
2026-08-06 · D-Wave · выручка за 1-е полугодие 2026 $5.9 M, денежные средства $546.2 M · отражено в отчётности C[15]факт

Рынок и цепочка поставок. Коммерческой цепочки поставок нет: оснастка трансмона плюс криогенное управление на ЦАП/быстрой одноквантовой логике (БОК), изготавливаемое только собственными силами (D-Wave) или в государственных лабораториях (JPL, MIT Lincoln Laboratory), — единая точка отказа на единственном масштабируемом пути управления. Платит за G3/G4 и G7.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного для флаксониума, по состоянию на 2026-09-04 не найдено; подсчёты PatSnap по сверхпроводниковым приборам от 2026-06-30 не разбиты по носителям Pфакт.

Дорожные карты и послужной список. Atlantic Quantum (2025-04 · машина на флаксониумах в рамках QBI · поглощена, дорожная карта не сохранилась). D-Wave (2026-06-01 · DR17/DR49/DR181 · двухрельсовые резонаторные кубиты, а не флаксониум Pфакт) — её работы по флаксониуму суть ИС на управление, к которой не привязан продукт.

Стратегическое прочтение. Преимущество над хорошим трансмоном невелико — двойной трансмонный элемент связи Toshiba даёт CZ 99.90% за 48 ns D[37], — поэтому флаксониум выигрывает лишь при условии, что холодное управление потоком появится первым. Тогда стоимость захватывают поставщики криогенного управления и мощности по сборке кристаллов, а сила оказывается на стороне поставщика управляющего чипа, а не фабрики кубитов.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к концу 2027: флаксониум на ≥ 4 кубита под кристальным управлением потоком с опубликованными двухкубитными RB либо воспроизведение 99.94%; понизить оценку, если не появится ни того, ни другого. В лучшем случае к 2029 г.: двухкубитная ошибка около 10⁻⁴ сокращает бюджет поверхностного кода при заданном Λ; в худшем — коммутационный шум с управляющего кристалла съедает выигрыш по когерентности. Переживёт ли предел по потоковому шуму мультиплексирование? Способно ли считывание в диапазоне 0.2–1 GHz достичь 99.5% в решётке? Что стало с командой Atlantic Quantum?

Литература
  1. [15] D-Wave Quantum Inc., “D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results,” Aug. 6, 2026. [Online]. Available: https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/ [C]
  2. [37] R. Li, K. Kubo, Y. Ho, Z. Yan, Y. Nakamura, and H. Goto, “Realization of High-Fidelity CZ Gate Based on a Double-Transmon Coupler,” Phys. Rev. X, vol. 14, no. 4, Art. no. 041050, Nov. 2024, doi: 10.1103/PhysRevX.14.041050. arXiv:2402.18926. [D]
  3. [39] W.-J. Lin, H. Cho, Y. Chen, M. G. Vavilov, C. Wang, and V. E. Manucharyan, “24 days-stable CNOT-gate on fluxonium qubits with over 99.9% fidelity,” arXiv:2407.15783, Jul. 2024. [D]
  4. [40] L. Ding et al., “High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler,” Phys. Rev. X, vol. 13, no. 3, Art. no. 031035, Sep. 2023, doi: 10.1103/PhysRevX.13.031035. [D]
  5. [55] M. Swayne, “Atlantic Quantum Joins Google Quantum AI,” The Quantum Insider, Oct. 3, 2025. [Online]. Available: https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/ [P]
  6. [281] D-Wave, “D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits,” Jan. 6, 2026. [Online]. Available: https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/ [C]
  7. [315] X. Pan et al., “Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits,” arXiv:2605.25948, May 2026. [D]
  8. [316] D-Wave Quantum Inc., “Digital control of a high-coherence fluxonium qubit,” D-Wave Quantum Inc., Jan. 2026. [Online]. Available: https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf [D]
  9. [317] S. Miller, “Fast control methods enable record-setting fidelity in superconducting qubit,” MIT News, Jan. 14, 2025. [Online]. Available: https://news.mit.edu/2025/fast-control-methods-enable-record-setting-fidelity-superconducting-qubit-0114 [D]