← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Сохраняющий смещение CNOT между кошачьими кубитами g_catcnot

Прямой запутывающий вентиль между двумя диссипативными кошачьими кубитами, сохраняющий экспоненциальное подавление переворотов бита (bit-flip) на всём протяжении взаимодействия, — пока только теория.

Сохраняющий смещение CNOT между кошачьими кубитами

g_catcnot · слой 3 Механизм вентиля · пустой слот — технологии ещё нет
Открыть на карте

Требуется каждой оценкой ресурсов для кошачьих кубитов; предложен с 2019 (Guillaud–Mirrahimi) и 2020 (Puri et al.), первая унитарная схема — июль 2026; демонстрации нет.

Метки чтения
∅ пустой слот
Обзор →

Ключевые источники

[81] Y. Ye et al., “Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter,” ar… · 2026
[80] H. Putterman et al., “Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic… · 2025
[412] Alice & Bob, “Roadmap,” Jun. 23, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/roadmap/ · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
искусственный
(b) время · запутывание
— · детерминированное
(c) считывание
—
(d) подвижность
общая шина (колебательные моды / резонатор)
(e) управление
СВЧ @ комнатная
(f) структура ошибки
смещённая
(g) производство
литография сверхпроводниковых схем

Пространство оценки — датированные атрибуты

status → no experimental bias-preserving cat–cat CNOT
определяет: канал ошибок · 2026-07 · источник

Стандартные рекорды

ошибка двухкубитного вентиля при параллельной работе всей ширины → не опубликовано · theory
No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists - only a July-2026 theory proposal - so no parallel error can be quoted · 2026-07 · источник [S] ⓘ
перекрёстные помехи → не опубликовано · theory
No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists, so no crosstalk figure can exist · 2026-07 · источник [S] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Бозонные кубиты в резонаторах — кошачьи кубиты и GKP (альтернатива) — Alice & Bob, AWS, Nord Quantique · G3 G4

Рёбра

нужно: Кошачье кодирование (смещённый шум), Электроника при комнатной температуре + коаксиальный / гибкий кабель на кубит
альтернативы: Бозонные вентили через анциллу (CX кошачьих кубитов, CZ двухрельсовых, светоделитель)
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 1 машин (1 основная · 0 альтернатива)

↗ карточка реестра · статья / продукт / пресса: ссылки, где машина названа (атрибуция проверена 20 сентября 2026)

Иллюстрации

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

Fig. 5 — Figure 5: Proof-of-principle implementation of a bias-preserving CX between 0-n Fock qubits. (a) Circuit decomposition. The CX can be implemented by…
A theory drawing in three panels: a circuit identity, step-by-step photon-number ladders paired with phase-space sketches, and a grey inset of recovery steps. It is Fig. 5 of "Dissipatively Stabilized 0-n Fock Qubits for Noise-Biased Quantum Computing" by Su Direkci, Simon Lieu, Kyungjoo Noh and Connor T. Hann. It proposes a CX between two cavity-based Fock qubits by swapping one into an auxiliary cat qubit, whose biased noise is preserved; green arrows are coherent operations, orange is engineered dissipation, red marks a pulse error and its recovery. “Fig. 5 — Figure 5: Proof-of-principle implementation of a bias-preserving CX between 0-n Fock qubits. (a) Circuit decomposition. The CX can be implemented by…” by Su Direkci, Simon Lieu, Kyungjoo Noh, Connor T. Hann, arxiv.org/abs/2608.25959, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: Kerr-cat qubit encoding and 2D chip architecture. (a) The Bloch sphere for the Kerr-cat qubit is spanned by the cat states along the x-axi…
Seven-panel paper figure: theory drawings of the Kerr-cat qubit (Bloch sphere, double-well potential, photon-number distribution), a circuit diagram, and a real false-coloured optical micrograph of the square chip (1 mm scale bar) with SNAIL-based qubit pads, filters and meandering readout resonators. From the arXiv paper "High-Coherence Kerr-cat qubit in 2D architecture" by Ahmed Hajr and co-authors. It illustrates a superconducting cat-code qubit built from two opposite-phase coherent states, which makes bit flips rare; notice the Purcell filters that shield the qubit from its readout line. “Fig. 1 — Figure 1: Kerr-cat qubit encoding and 2D chip architecture. (a) The Bloch sphere for the Kerr-cat qubit is spanned by the cat states along the x-axis and the…” by Ahmed Hajr et al., arxiv.org/abs/2404.16697, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 7 — Figure 7: Overview of the scheme for concatenated biased-noise error correction introduced in [8]. The set of physical operations which have biased noise channe внешнее изображение — откроется у источника
A one-line typeset diagram: physical cat qubits with highly biased noise, their operations with the CX gate highlighted, are encoded by a repetition code and then a CSS code to reach universal fault-tolerant computation. It comes from arXiv 1905.00450 by Puri et al., 'Bias-preserving gates with stabilized cat qubits'. It shows why the bias-preserving controlled-NOT between cat qubits matters: it keeps noise biased so a repetition code can work. The gate itself is only named, not drawn.
g_catcnot · слой 3 Механизм вентиля · центральность 8.2 · пустой слот — технологии ещё нет · обновлено 2026-09-04

Сохраняющий смещение CNOT между кошачьими кубитами

Прямой запутывающий вентиль между двумя диссипативными кошачьими кубитами, сохраняющий экспоненциальное подавление переворотов бита (bit-flip) на всём протяжении взаимодействия, — пока только теория.

Вердикт. Не продемонстрирован по состоянию на 2026-09-04; понизить всякую оценку числа кубитов для кошачьих кодов, если к 2028 ни один вентиль между двумя кошачьими кубитами не покажет измеренного сохранения смещения.

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

Запутывающий вентиль, действующий напрямую между двумя диссипативными кошачьими кубитами, без трансмона-анциллы посредине и сохраняющий асимметрию между переворотом бита и переворотом фазы (phase-flip) на всём протяжении взаимодействия. Все аппаратно реализованные CX кошачьих кубитов выполняются в паре с трансмоном; вариант между двумя кошачьими кубитами — это ровно то, что молчаливо предполагают ресурсные оценки кошачьих кодов. Первая когерентная (унитарная) схема — «светоделитель, обусловленный вакуумом» — выложена 2026-07-24 группой Ye et al. (AWS Center for Quantum Computing / Caltech) S[81]. Запутывание задумано детерминированным, время вентиля не измерено; управление — микроволновое при комнатной температуре, связность — шинная.

Физика и пределы

Трудность геометрическая: CNOT кошачьих кубитов поворачивает когерентную амплитуду мишени на π по условию на управляющем кубите, на короткое время выходя за пределы стабилизированного двухлепесткового многообразия; любой неадиабатический член управляющего воздействия тогда перекачивает населённость между лепестками в виде обычных переворотов бита, уже не подавленных экспоненциально по числу фотонов. Диссипативные схемы удерживают состояние, но расплачиваются наведёнными вентилем переворотами фазы. Унитарная схема отказывается от диссипатора и заявляет логическую память ниже 10⁻⁶ для повторяющего кода расстояния 7 из 13 кошачьих кубитов — исходя из предполагаемых времён жизни и точности задания нелинейности, а не из измерений S[81]. Предел структурный: единственный остаточный член, нарушающий смещение, превращает экспоненту в полином и уносит с собой весь аргумент о числе кубитов S[95].

Достигнутый инженерный уровень

По состоянию на 2026-09-04 запутывающего вентиля между кошачьими кубитами в аппаратуре не существует.

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2025-02 CX между кошачьим кубитом и трансмоном при n̄ = 2: переворот бита 3.5(4)×10⁻³, переворот фазы 9.6(4)×10⁻² → смещение > 25 под вентилем, > 30 в покое AWS/Caltech (Ocelot) D[80]
2026-07 Предложен унитарный CNOT между кошачьими кубитами; заявлена логическая память <10⁻⁶, расстояние 7 / 13 кошачьих кубитов Ye et al. S[81]
2030 2 000 кошачьих кубитов → 100 логических при 10⁻⁶, требуется время переворота бита ≥13 мин во время CNOT Alice & Bob R[412]

Соседняя реализация показывает форму бюджета: цикл Ocelot длительностью 2.8 µs сдвинул логическую ошибку лишь с 1.75(2)% при расстоянии 3 до 1.65(3)% при расстоянии 5, поскольку переворот фазы на один CX уже составляет ~10⁻¹ D[80].

Заявка [81] на логическую память <10⁻⁶ опирается на предполагаемые времена жизни компонентов и точность нелинейности; по состоянию на 2026-09-04 нет ни независимого воспроизведения, ни измеренного вентиля. Страница дорожной карты [412] относит требование «13 минут» до переворота бита к чипу Graphene, не уточняя, в простое оно или под вентилем. Ни одна экспериментальная группа не сообщала о попытке перепутывающего вентиля между двумя кошачьими кубитами.

Производство, материалы и цепочка поставок

Выделенного техпроцесса нет: вентиль переиспользует существующие корпуса резонаторов, литографию переходов и микроволновые стойки комнатной температуры. Отказ от анциллы убирает один трансмон и один тракт считывания на каждую пару кубитов в вентиле — Ocelot тратит четыре анциллы на пять кошачьих кубитов, — но добавляет по параметрическому тону на каждый кошачий кубит: число линий на кубит перераспределяется, а не сокращается. На уровне 10³ кошачьих кубитов стеной становятся плотность коаксиальных линий и перекрёстные помехи накачек в одном рефрижераторе растворения; на уровне 10⁴–10⁶ — общая стена микроволнового монтажа, поскольку мультиплексирование тонов накачки кошачьих кубитов средствами крио-КМОП не продемонстрировано.

Роль в стеке

Относится к сверхпроводниковой бозонной архитектуре (кошачьи кубиты/код Готтесмана–Китаева–Прескилла, GKP); требует двух кубитов в кошачьем кодировании и до своего появления не даёт ничего ниже по стеку. Он заменяет бозонный CX через анциллу, обменивая не сохраняющий смещение канал через трансмон на непроверенное прямое взаимодействие; отказ от такого перехода оставляет предел кода заданным переворотами бита анциллы. Производный такт он не сдвигает — здесь это раунд 1.44 µs внутри измеренного цикла 2.8 µs, задаваемый CX плюс дисперсионным считыванием анциллы D[80]. Верификация: единственное свидетельство — предложение; ни воспроизведения, ни попытки в аппаратуре, а <10⁻⁶ — это проекция на уровне кода, а не измеренная точность (fidelity) S[81].

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
AWS разработчик США Автор унитарной схемы; владеет аппаратурой CX кошачьих кубитов S[81]
Alice & Bob разработчик Франция Ступень 2030, 2 000 кошачьих кубитов → 100 логических, предполагает его наличие R[412]
DARPA инвестор США Этап B финансирует Nord Quantique, а не Alice & Bob факт

Деньги.
2025-01-28 · Alice & Bob · раунд серии B · €100 M · — · закрыт факт
2026-05-22 · Alice & Bob · расширение раунд серии B · сумма не раскрыта · лид NVentures · закрыт C[88]
2026-06-17 · GENCI · покупает первую систему «Helium» · сумма не раскрыта · французское ведомство HPC · закрыт C[87]
2025-11-06 · Nord Quantique · QBI, этап B · $5 M, до $15 M · DARPA · объявлено G[65]

Рынок и цепочка поставок. Ни один поставщик не специфичен для этого вентиля; он переиспользует производство поставщиков кошачьих кубитов и оплачивает собой только G3.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного именно для сохраняющего смещение вентиля между кошачьими кубитами, по состоянию на 2026-09-04 не найдено.

Дорожные карты и послужной список. AWS: обещано 2026-07, экспериментальной даты нет S[81]. Alice & Bob: обещано в действующей дорожной карте, на 2030 — Boson 4 (2024) и Helium (2026-06) состоялись, но каждая ступень после Lithium (48 кошачьих кубитов, 4 логических, 10⁻³) предполагает этот вентиль R[412].

Стратегическое прочтение. Если вентиль будет измерен, кошачьи коды сохраняют свой аргумент о числе кубитов, а поставщики трансмонов с поверхностным кодом проигрывают; если после 2028 это по-прежнему теория, аппаратно-эффективный слот занимает двухрельсовое стирание (erasure).

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к 2028, если измеренный вентиль между двумя кошачьими кубитами удерживает время переворота бита в пределах 10× от значения в покое; понизить оценку, если 2028 пройдёт при наличии одних лишь вентилей через анциллу, поскольку ступень 2030 и класс оценок на 126 133 кошачьих кубита теряют свою посылку S[95]. В лучшем случае к 2029 г.: смещение выше 10³ под воздействием. В худшем случае: логика на кошачьих кубитах бессрочно идёт через анциллы. Открытые вопросы: переживёт ли схема разброс нелинейности переходов; можно ли охарактеризовать вентиль без загрязнения со стороны анциллы; кто первым попробует это в аппаратуре? Следить за продолжениями Ocelot и чипом Lithium.

Литература
  1. [65] DARPA, “Stage B selection,” Nov. 6, 2025. [Online]. Available: https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection [G]
  2. [80] H. Putterman et al., “Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits,” Nature, vol. 638, no. 8052, pp. 927–934, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08642-7. [D]
  3. [81] Y. Ye et al., “Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter,” arXiv:2607.22852, Jul. 2026. [S]
  4. [87] N. Coppola, “Alice & Bob Unveils First Quantum System, Helium,” Alice & Bob, Jun. 10, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ [C]
  5. [88] N. Coppola, “Alice & Bob announces Series B Extension,” Alice & Bob, May 22, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/ [C]
  6. [95] É. Gouzien, D. Ruiz, F.-M. Le Régent, J. Guillaud, and N. Sangouard, “Performance Analysis of a Repetition Cat Code Architecture: Computing 256-bit Elliptic Curve Logarithm in 9 Hours with 126133 Cat Qubits,” Phys. Rev. Lett., vol. 131, Art. no. 040602, Jul. 2023, doi: 10.1103/PhysRevLett.131.040602. arXiv:2302.06639. [S]
  7. [412] Alice & Bob, “Roadmap,” Jun. 23, 2026. [Online]. Available: https://alice-bob.com/roadmap/ [R]