Майорановский вентиль через измерения

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

Майорановский вентиль через измерения g_mbq

Вентили Клиффорда, порождаемые последовательностями совместных измерений фермионной чётности вместо физического плетения; специфицированы с 2008 года, ни разу не приведены в действие.

g_mbq · слой 3 Механизм вентиля · пустой слот — технологии ещё нет

Открыть на карте

Плетение последовательностями измерений чётности — ничего не продемонстрировано; только считывание одной проволоки.

Метки чтения

∅ пустой слот

Обзор →

Ключевые источники

[475] P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, “Measurement-Only Topological Quantum Computation… · 2008

[421] T. Karzig et al., “Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quan… · 2017

[21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.0388… · 2026

[13] Microsoft Azure Quantum, “Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid… · 2025

[20] M. Aghaee et al., “Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron D… · 2025

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя: искусственный
(b) время · запутывание: — · детерминированное
(c) считывание: —
(d) подвижность: статическая разводка ближайших соседей
(e) управление: низкочастотное электрическое @ комнатная
(f) структура ошибки: неизвестна / оспаривается
(g) производство: гетероструктуры A3B5 (МЛЭ)

Пространство оценки — датированные атрибуты

status → no two-qubit operation, no entanglement

определяет: канал ошибок · 2026-06 · источник

Стандартные рекорды

ошибка двухкубитного вентиля при параллельной работе всей ширины → не опубликовано · лучшее

No two-qubit Majorana operation exists, in parallel or otherwise; only single-wire parity readout has been demonstrated · 2026-06 · источник [D] ⓘ

перекрёстные помехи → не опубликовано · лучшее

No measurement-based Majorana gate has been demonstrated, so no crosstalk figure can exist · 2026-06 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Топологические — тетрон (майорановские) — Microsoft · —

Рёбра

нужно: Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb), Радиочастотное считывание чётности по квантовой ёмкости, Кодирование в фермионной чётности (тетрон), Электрическое управление в основной полосе частот (спины, майораны)

° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 2 машин (2 основная · 0 альтернатива)

топологические 2
Majorana 1 Microsoft статья пресса ▣ Fig. 3 (measurement sequence = braid of MZMs 1,2); §III Measurement-based braiding transformations ✅
Majorana 2 Microsoft блог блог пресса ▥ 'Measurement-based operations are executed by determining the parity of topoconductor wires' ✅

↗ 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. 2 — Figure 2: Gate schematic of the single-qubit device with measurement loops indicated. The single-qubit device shown functionally in the left-most pa… — A drawn gate schematic, not a photograph: two views of a 'tetron' qubit made of two parallel topological nanowires joined by a superconducting backbone, with Majorana zero modes numbered 1–4 at the wire ends and surrounding gate electrodes. It is Figure 2 of "Roadmap to fault tolerant quantum computation using topological qubit arrays" by Aasen, Aghaee, Alam and co-authors. The black loops show how gates connect pairs of Majorana modes through quantum dots to measure their joint parity (XX or ZZ), the basic operation of a measurement-based topological qubit. “Fig. 2 — Figure 2: Gate schematic of the single-qubit device with measurement loops indicated. The single-qubit device shown functionally in the left-most panel of Fig. ” by David Aasen et al., arxiv.org/abs/2502.12252, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 1 — Figure 1: Braiding geometries and protocols. (a) Trijunction network and (b) quantum-dot-assisted architecture, showing the device layout to exchang… — Shaded schematic drawings, not device images, of two ways to exchange (braid) Majorana zero modes: a T-shaped nanowire junction with modes γ1-γ4 at the wire ends, and two wire segments linked by a quantum dot, each with step-by-step frames of the exchange. From "Noisy Braiding of Majorana Modes: A Comparison of Nanowire Trijunction and Quantum-Dot-Assisted Architectures" by Dibyajyoti Sahu and Suhas Gangadharaiah. Braiding is the intended gate operation of topological qubits; notice the modes moving along wire arms in one design and through the dot in the other. “Fig. 1 — Figure 1: Braiding geometries and protocols. (a) Trijunction network and (b) quantum-dot-assisted architecture, showing the device layout to exchange the…” by Dibyajyoti Sahu, Suhas Gangadharaiah, arxiv.org/abs/2608.09416, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Fig. 2 — Figure 2: The example design of six MZMs. The blue wires are topological superconductor wires, which consists a wire of topological semiconductor on… — Two-panel flat schematic, not a device image, of a proposed six-Majorana network: blue topological-superconductor wires (e.g. InAs on Al in a magnetic field) with Majorana modes at their ends, green semiconductor links, two quantum dots, and gates drawn open or closed, joined into one superconducting island. From the arXiv paper "Protocol for detecting the nonlocality of the multi-Majorana Systems" by Bai-Ting Liu, Peng Qian, Zhan Cao and Dong E. Liu. The panels differ only in which gates are open, for single-site versus paired parity measurements through the quantum dots. “Fig. 2 — Figure 2: The example design of six MZMs. The blue wires are topological superconductor wires, which consists a wire of topological semiconductor on a…” by Bai-Ting Liu, Peng Qian, Zhan Cao, Dong E. Liu, arxiv.org/abs/2506.17003, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

g_mbq · слой 3 Механизм вентиля · центральность 5.7 · пустой слот — технологии ещё нет · обновлено 2026-09-04

Майорановский вентиль через измерения

Вентили Клиффорда, порождаемые последовательностями совместных измерений фермионной чётности вместо физического плетения; специфицированы с 2008 года, ни разу не приведены в действие.

Вердикт. Фальсифицирован как механизм вентиля, если к концу 2027 года не появятся и совместное (в X-базисе) измерение чётности с заявленной ошибкой, и любая операция над двумя тетронами; по состоянию на 4 сентября 2026 г. число выполненных вентильных операций равно нулю.

Ключевые источники

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

Сущность и происхождение

Плетение заменяется расписанием проективных совместных измерений фермионной чётности. Бондерсон, Фридман и Наяк показали в 2008 году, что тождество анионной телепортации позволяет измерениям топологического заряда воспроизводить преобразования плетения S[475]; Карциг с соавторами перевели это в железо в 2017 году — клиффордовские операции читаются как сдвиги дифференциальной ёмкости точек, туннельно связанных с майорановскими модами S[421]. Все опубликованные здесь измерения — одиночные проводные (Z-типа); совместное двухпроводное измерение, которое и является вентилем, не сообщалось никогда D[21].
a изготовлен (1.0) · b время вентиля не измерено, детерминирован по замыслу · c собственного считывания нет
d статичен · e низкочастотное управление при комнатной температуре · f структура ошибок неизвестна · g стек проводов, выращенный методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ)

Физика и пределы

Точность (fidelity) есть отношение времени совместного измерения к времени жизни проецируемого базиса, и именно это отношение губит механизм. Чётность Z-петли тетрона живёт 12.4 ms, X-петли, которую вентиль проецирует многократно, — 14.5 µs, примерно в 1000 раз меньше D[20], что приписывается большему сечению захвата квазичастиц у двухпетлевой конфигурации: это отравление, а не дефазировка. При SNR 1 за 3.6 µs D[13] одна X-проекция съедает пятую часть этого окна, так что у клиффордовской последовательности не остаётся запаса. Работа адаптивна (следующий базис определяется предыдущим исходом), поэтому цепь прямой связи (feed-forward) обязана замкнуться внутри того же окна; ничего подобного не опубликовано. Между тем на тривиальных андреевских уровнях последовательность измерений вообще не реализует никакого плетения D[23].

Достигнутый инженерный уровень

таблица

Год	Показатель	Кто	Тег+ключ
2025-02	Одиночное проводное считывание чётности, 1% ошибки отнесения, удержание >1 ms	Microsoft Azure Quantum	D[13]
2025-07	Z-петля тетрона 12.4 ms против X-петли 14.5 µs	Microsoft Quantum	D[20]
2026-06	Переключение чётности ~20 s, один провод одного InAs–Pb тетрона	Microsoft Quantum	D[21]

Ни одна строка не является вентилем: результат 2026 года измерял один нанопровод из массива тетронов: ни плетения, ни совместной чётности, ни двухкубитной операции, ни запутанности, ни T₁/T₂ D[21].

HTML-версия [20] на arXiv даёт также X-петлю ~4 µs и Z-петлю ~9.3 ms для других настроек; отношение ~1000× сохраняется при обоих прочтениях, точечные значения 14.5 µs / 12.4 ms — нет. Не опубликовано: долларовая сумма контракта DARPA US2QC для Microsoft, а также латентность прямой связи, время переключения связи «точка — провод» и проектное время вентиля для этого механизма.

Производство, материалы и цепочка поставок

Ради одного этого механизма ничего не изготавливается: он потребляет стек InAs–Pb и лежащее ниже считывание. Непостроенная часть — управление: перестраиваемые связи «точка — провод» на каждый тетрон, радиочастотная петля на каждую измеряемую чётность и тракт «демодулятор — смещение», который обязан разрешаться внутри X-окна. При 10³ тетронах бюджет линий напоминает считывание трансмонов; стена — это латентность, не оценённая количественно, поскольку ни одна адаптивная последовательность не была даже опробована.

Роль в стеке

Требует носителя на майорановской чётности (два провода на тетрон) и считывания по квантовой ёмкости; он обеспечил бы весь клиффордовский слой топологической архитектуры. Единственная замена — плетение в сетях T-образных соединений, геометрия, которую никто не строит. Производного такта нет: поскольку ни один вентиль не выполнен и кода на этой архитектуре нет, сумма раунда синдрома: слои вентилей + транспорт + считывание + сброс сводится к своему члену считывания, ~3.6 µs D[13], а сброс не опубликован. Верификация здесь — телеграфная статистика, а не бенчмарки: нет ни рандомизированного бенчмаркинга, ни томографии, ни теста Белла. Независимое однократное считывание чётности от QuTech (Nature 650, 2026-02-11) воспроизводит метод на цепочках квантовых точек InSb с заявленной ограниченной защитой D[216]; Matters Arising Легга (2026-06-24) доказывает, что области считывания разупорядочены и бесщелевые, а значит сигналы могут быть тривиальными, и ответ Microsoft, вышедший в тот же день, не уступает ничего D[23].

Участники и экономика

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Единственный строитель; тетроны, вентиля нет | D[21] |
| DARPA | инвестор | США | Финальная стадия US2QC Validation & Co-Design с 2025-02-06, оценивают AFRL и Johns Hopkins APL; не исполнитель QBI Stage B | факт |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Независимое считывание чётности, но не этот вентиль | D[216] |

Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC переходит в финальную стадию Validation & Co-Design · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено факт. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program · ≤ USD 200 000 на академическую заявку по топологическим вычислениям на основе измерений · объявлено Pфакт.

Рынок и цепочка поставок. Ни рынка, ни юнит-экономики; заплатила бы только отказоустойчивость класса G3/G4, и то лишь после двухкубитного результата. Снабжение замкнуто внутри одной компании: риск концентрации тотальный.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Собственная опубликованная родословная Microsoft S[421]; датированного числа патентов именно по этому вентилю по состоянию на 4 сентября 2026 г. не найдено.

Дорожные карты и послужной список. («годы, а не десятилетия», обещано 2025-02, применительно к отказоустойчивости → переформулировано как 2029 в 2026-06; статус на 4 сентября 2026 г.: ни совместного измерения, ни вентиля) C[215]; горизонт DARPA для масштаба полезности — 2033 факт. Каждый годовой результат Microsoft оказывался считыванием; в 2029 году не заявлено ни одной вехи по X-измерению.

Стратегическое прочтение. Если клиффордовские операции только на измерениях заработают, Microsoft пропустит изготовление T-образных соединений и завладеет всей архитектурой; если нет, то узлы кодирования, считывания и эпитаксии ниже потеряют своего единственного потребителя.

Перспективы и открытые вопросы

Фальсифицируемо за 12–24 месяца: первое совместное (в X-базисе) измерение чётности с заявленной ошибкой отнесения; любая операция или запутывание между двумя тетронами; опубликованное отношение X/Z ниже 100×. Подтверждение — по первым двум пунктам; понижение до теории, если ничего не появится к концу 2027 года. В лучшем случае к 2029 — клиффордовские операции только на измерениях на небольшом массиве; худший — X-базисное отравление внутренне присуще двухпетлевой геометрии, и направление закрывается. Открытые вопросы: асимметрия геометрическая или материальная; попытается ли кто-нибудь вне Microsoft выполнить совместное измерение.

Литература

[13] Microsoft Azure Quantum, “Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices,” Nature, vol. 638, no. 8051, pp. 651–655, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-024-08445-2. [D]
[20] M. Aghaee et al., “Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron Device,” arXiv:2507.08795, Jul. 2025. [D]
[21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.03884, Jun. 2026. [D]
[23] Microsoft Quantum, “Reply to: On the robustness of topological gap detection via transport,” Nature, vol. 654, no. 8120, pp. E27–E28, Jun. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10568-7. [D]
[215] C. Nayak, “Majorana 2 – Microsoft's Scalable Quantum Processor With Reliable, Long-Lasting Qubits,” Microsoft Quantum. [Online]. Available: https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor [C]
[216] N. van Loo et al., “Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain,” Nature, vol. 650, no. 8101, pp. 334–339, Feb. 2026, doi: 10.1038/s41586-025-09927-7. [D]
[421] T. Karzig et al., “Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes,” Phys. Rev. B, vol. 95, no. 23, Art. no. 235305, Jun. 2017, doi: 10.1103/PhysRevB.95.235305. arXiv:1610.05289. [S]
[475] P. Bonderson, M. Freedman, and C. Nayak, “Measurement-Only Topological Quantum Computation,” Phys. Rev. Lett., vol. 101, no. 1, Art. no. 010501, Jun. 2008, doi: 10.1103/PhysRevLett.101.010501. arXiv:0802.0279. [S]