Бозонные вентили через анциллу (CX кошачьих кубитов, CZ двухрельсовых, светоделитель) g_bos

Две бозонные моды резонаторов никогда не связываются напрямую. Нелинейный элемент между ними — накачиваемый элемент связи на ПТ-СКВИДе или на SNAIL либо дисперсивно связанная трансмонная анцилла — накачивается на разностной частоте мод, превращая фотоны накачки в билинейный обмен (светоделитель) или в условную фазу. Схему задал Yale в 2018 г. светоделителем 50:50 с ВЧ-накачкой между двумя микроволновыми памятями D[471]; точности вентилей идут с 2023 г. D[472].

• b/e: время запутывания ≈500 ns (10⁻⁶·³ s), детерминированное; микроволновые воздействия от электроники комнатной температуры.
• d/g: моды соединены через общий элемент связи, работающий как шина; аппаратура — механически обработанные объёмные резонаторы, а не планарные чипы.

Скорость параметрического светоделителя достигает нескольких MHz — отсюда обмены за ~100 ns D[472]; условная фаза набирается через дисперсивный сдвиг χ/2π ≈ 0.1–1 MHz — отсюда запутывающие вентили за ~500 ns D[84]. Нижний предел задаёт анцилла, а не резонатор: при T₁ анциллы ≈ 50–100 µs против вентиля в 0.5 µs ошибка анциллы составляет ~10⁻², если только её не держать виртуальной или не переобозначить. Переобозначение здесь и есть суть: двухрельсовая схема не снижает полную ошибку вентиля, а переводит ~80% её в стирание с оповещением (0.400(4)% на управляющем, 0.096(4)% на целевом), оставляя 0.029(6)% паулиевской ошибки без оповещения и перевороты бита (bit-flip) на уровне 2.8(4)×10⁻⁶ D[84]; локализованные стирания дают на уровне кода примерно в 5× больший допуск по паулиевской ошибке, чем деполяризующий шум P[402]. Режимы отказа: распад анциллы посреди вентиля (в двухрельсовой схеме — стирание, в остальных — фазовая ошибка), дефазировка анциллы, утечка (leakage) в высшие фоковские состояния, которую не видит ни одна проверка, и — для кошачьих кубитов — любой член вентиля, не коммутирующий с двухфотонной диссипацией. Чтобы сдвинуть нижний предел, нужны анциллы с большей когерентностью, виртуальная анцилла или диссипативная связь либо сохраняющий смещение гамильтониан кошачьего кубита — пока это теория P[81].

Лучшая демонстрация: двухрельсовый резонаторный CZ, ~500 ns, стирание ≈0.5% на вентиль, постселектированная паулиевская 0.029(6)%, ошибка приготовления и измерения (SPAM) ≈0.02% D[84]факт. D-Wave продвигает это как «приблизительно 99.9%» C[473] — ни сырое, ни постселектированное значение. Типичное в масштабе отстаёт: проверка на трансмонах у AWS занимает 384 ns, стирание 2.54(1)×10⁻² на проверку, остаточная 6.0(2)×10⁻⁴, смещение 42(1) D[85]. CNOT между кошачьими кубитами на аппаратуре не существует P[81]. Доминирующий член ошибки — паулиевская ошибка без оповещения, пережившая постселекцию, плюс ложноотрицательные срабатывания проверки.

Ионы в ловушках реализуют тот же бозонный примитив, управляемый кубитом, за пределами схемной КЭД: одновременная накачка красной и синей колебательных боковых полос даёт спин-зависимое условное смещение колебательной моды, а повороты свободного бозона выполняются как сдвиги фазы лазера; цепочка из трёх ионов ¹⁷¹Yb⁺ с их помощью смоделировала динамику полевой модели Юкавы D[884].

Анцилла и элемент связи — схемы с алюминиевыми переходами в плёнках алюминия или тантала на кремнии либо сапфире; у Yale моды — механически обработанные объёмные резонаторы из алюминия высокой чистоты, протравленные до добротности 10⁷–10⁸, у D-Wave/Quantum Circuits — коаксиальные объёмные резонаторы λ/4, материал и способ изготовления которых не опубликованы, а Ocelot от AWS держит их в тонкоплёночных копланарных волноводных резонаторах на кристалле, Alice & Bob — в тонкоплёночных танталовых схемах на сапфире D[80]факт. Товарного поставщика резонаторов не существует — Yale изготавливает их сама, D-Wave/Quantum Circuits поставщика не называют, — поэтому обработка поверхности остаётся лабораторным ремеслом, а не квалифицированным процессом. Ниже лежит общая сверхпроводниковая цепочка: Bluefors, поглотившая производителя импульсных труб Cryomech в 2023 г., и Oxford Instruments факт. Экспортная уязвимость — правило BIS 2024 года: ECCN 4A906 (машины, у которых число кубитов и ошибка C-NOT попадают в одну полосу — от 34–99 кубитов при ≤ 10⁻⁴ до любой ошибки начиная с 2 000 кубитов факт), 3A904 (рефрижераторы ≥600 µW при 0.1 K), 3A901 (криогенные усилители) G[301]. Ни стоимость одного резонатора, ни выход годных публично не известны.

Каждой ячейке нужны воздействие на резонатор, воздействие на анциллу и дисперсивное считывание анциллы, поэтому число линий обгоняет число мод. Преобразование в стирания добавляет задержку: AWS разрешает проверку за 384 ns D[85], резонаторный вентиль — за ≈0.4–1 µs D[84]. Это укладывается в петлю, локальную для ПЛИС (FPGA), но не во что-либо за пределами шасси: круговая задержка NVQLink в 3.84 µs годится для обработки синдрома, но не для оповещения Cфакт. Стена здесь сначала геометрическая, а не электрическая: механически изготовленный резонатор — объект размером в кубический сантиметр, поэтому 10³ мод — это задача объёма криостата, а 10⁶ требует планарных или трансмонных вариантов.

Общий запутывающий примитив двух конкурирующих сверхпроводниковых архитектур — кодирования кошачий код/код Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP) и двухрельсового кодирования со стиранием. Требует моды резонатора плюс анциллы и заменяет схемы CNOT кошачьих кубитов без анциллы: аппаратура покупается ради преобразуемости в стирание или ради смещения — размен, который обналичила только двухрельсовая схема. Он дотягивается лишь до сверхпроводниковой ветви. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои вентилей + транспорт + считывание + сброс ≈ 1.44 µs на архитектуре кошачьих кубитов и GKP, наибольший член которого — два слоя вентилей по 500 ns, и ≈ 2.8 µs на двухрельсовой архитектуре, где таких слоёв четыре. Соседние пустые слоты: сохраняющий смещение запутывающий вентиль на кошачьих кубитах и товарный процесс изготовления резонаторов с высокой добротностью.

Ключевые цифры получены рандомизированным бенчмаркингом составной двухмодовой системы с постселекцией по считыванию анциллы; доля стираний берётся из того же считывания, поэтому ложноотрицательные срабатывания сваливаются в корзину «остаточной паулиевской». Конструкция проверки на стирание на трансмонных кутритах даёт ложноположительные ~2% и ложноотрицательные 6–8% P[405] — это порядок того, что здесь может быть отнесено не туда. Теория удерживает порог поверхностного кода не ниже удвоенного паулиевского значения при несовершенных проверках, но лишь тогда, когда проверка коротка по сравнению с циклом D[395]. Конфликт: 0.029(6)% против границы 0.12% на глубине D[84] против «≈99.9%» C[473]; из трёх значений лучше всего обосновано измеренное разложение. SUSTech воспроизводит архитектуру, но не точность D[406]. Доли отбрасывания не сообщаются.

Не опубликовано: сумма расширения серии B у Alice & Bob в мае 2026 г. и доли отбраковки при постселекции для двухрельсового CZ и обмена через светоделитель.

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. | разработчик | США | Построила двухрельсовый CZ за 500 ns; поставляет 8-кубитный Seeker | D[84] |
| D-Wave Quantum | разработчик | США | Владелец с января 2026 г.; финансирует и продвигает | C[14] |
| Yale University | исследования | США | Породил вентили в резонаторах через анциллу | D[471] |
| AWS | разработчик | США | Проверки на стирание на трансмонах; Ocelot; теория CNOT | D[85] |
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Вентили на кошачьих кубитах; Helium на 18 кошачьих кубитов, без логических данных | C[87] |
| Nord Quantique | разработчик | Канада | Бозонные вентили GKP; QBI Stage B | C[89] |

Деньги.
| Дата | Участник | Событие | Сумма | Программа / лид | Статус |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-01-28 | Alice & Bob | раунд серии B (продление 2026-05-22, сумма не раскрыта) | €100M | AVP, Bpifrance | закрыто Cфакт |
| 2025-11-04 | US DOE | продление финансирования центра с упоминанием двухрельсовых кубитов | $125M | C2QA/NQISRC | присуждено G[474] |
| 2025-11-06 | DARPA | Stage B, 11 команд, Alice & Bob отсеяна | ≤$15M | QBI | официально G[65] |
| 2026-01-20 | D-Wave | M&A: Quantum Circuits | $550M | — | закрыто C[14] |
| 2026-05-18 | Nord Quantique | долевое финансирование при оценке $1.4B | $30M | — | закрыто C[89] |
| 2026-08-06 | D-Wave | выручка за H1-2026 | $5.9M (−67% YoY) | — | сообщено C[15] |

Рынок и цепочка поставок. В этот механизм никто ничего не продаёт: он едет на цепочках рефрижераторов и переходов, общих для всех сверхпроводниковых кубитов, плюс один необщий шаг — механическая обработка объёмных резонаторов, которая и является единой точкой отказа. ~40 kW у Helium — единственная публичная цифра по мощности в этом семействе C[87]. Он окупается на G2 и является правдоподобным кандидатом на G3 через двухрельсовую схему, но не на G4: ресурсное обоснование кошачьих кубитов опирается на частоту переворотов фазы (phase-flip) на два порядка ниже измеренной, а Λ = 27 у D-Wave — это симуляция её собственной модели ошибок Sфакт.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Amazon Technologies владеет US 11,748,652 B1 (оповещение амплитудно-затухающего распада, выдан 2023-09-05), формула которого напрямую читается на двухрельсовые реализации, где распад сопровождается оповещением G[336], — неудобно для конкурентов, поскольку лицензия не нужна одной лишь AWS. Ни одного семейства Yale или Quantum Circuits в патентном поиске по двухрельсовым кубитам не всплыло факт. Ни судебных споров, ни органа по стандартизации.

Дорожные карты и послужной список. D-Wave/Quantum Circuits (2026-06, на 2032 г.: 100 логических при Λ = 10, через 17 кубитов в 2026 г.) — вентиль опубликован, система по состоянию на 4 сентября 2026 г. не поставлена Pфакт; лучшая физика, как продукт не доказана. Alice & Bob (2023 г., на 2030 г.: 2 000 кошачьих кубитов, 100 логических, 10⁻⁶) — Helium отгружен без логических данных, места в Stage B нет; не подтверждено. Nord Quantique (2024 г., на 2029 г.: 100+ логических при 1:1) — капитализирована, не доказана. AWS — Ocelot поставлен, CNOT между кошачьими кубитами всё ещё теория; заявления не обгоняют измерения.

Стратегическое прочтение. Если преобразование в стирания масштабируется, выигрывают владельцы крупных сверхпроводниковых фабрик, а не узкоспециализированные бозонные команды: механизм переносим, и IBM, Google или Rigetti могут прикрутить анцилловую проверку к существующим трансмонам без всяких объёмных резонаторов P[405]. В этом и состоит угроза замещения для покупки D-Wave за $550M, которая концентрирует ИС йельской родословной, но не покупает фабричного рва. Проигравшие в случае провала — дорожные карты на кошачьих кубитах, экономика которых держится на 100× сокращении ресурсов, не подтверждённом измеренной частотой фазовых переворотов.

Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: CX между кошачьими кубитами на аппаратуре; двухрельсовый вентиль ниже 0.01% постселектированной паулиевской вне Quantum Circuits; поставленную 17-кубитную систему с обещанным 2× снижением логической ошибки относительно физической; опубликованную долю отбрасывания. В лучшем случае к 2029 г.: преобразование в стирания становится штатной надстройкой над трансмонами. В худшем случае: вентили между кошачьими кубитами остаются теорией, а объёмные резонаторы упираются в объём. Открыто: держится ли доля стираний на глубине 10³; какова истинная доля ложноотрицательных срабатываний; можно ли перевести схему в планарный вид без потери добротности; будет ли D-Wave финансировать Quantum Circuits до 2028 г. при полугодовой выручке в $5.9M. Следить за QBI Stage C.