Твердотельный спин-фотонный интерфейс (SiV, NV, T-центр) ic_spinphoton

Каждый узел — это спиновый кубит в твёрдом теле: азот-вакансионный или кремний-вакансионный центр в алмазе либо T-центр в кремнии, чей оптический переход излучает фотон, запутанный со спином. Фотоны от двух узлов интерферируют на светоделителе; картина срабатывания детекторов оповещает о спин-спиновой запутанности, не требуя доверия к каналу, поэтому потери стоят попыток, а не точности (fidelity). Delft продемонстрировал первый твердотельный вариант с оповещением на дистанции 3 m в 2013 г. D[783]; всё, что было после, вталкивало этот протокол в проложенное телекоммуникационное волокно.

• Подвижность: носитель летит (фотон в волокне); оба спина остаются неподвижными.
• Структура ошибки: доминируют потери; условную точность и безусловный темп следует приводить вместе.

Предел задаётся произведением эффективностей сбора, преобразования и передачи, которое входит в темп квадратично для двухфотонных протоколов и линейно для однофотонного протокола, применяемого Delft на городском масштабе D[784]. В когерентную бесфононную линию уходит ~3% излучения NV-центра, ~23% — T-центра и 65–90% — SiV Dфакт, а проложенное городское кольцо длиной 35 km стоит ещё 17 dB D[209]. Длина волны решает, нужно ли преобразование: NV на 637 nm и SiV на 737.2 nm его требуют (Harvard преобразует в 1 350 nm), тогда как T-центр излучает изначально вблизи 1 326 nm, минуя эту ступень, но расплачиваясь более слабым переходом P[363]. Спиновая когерентность ограничением не является: ядерные памяти удерживают запутанность дольше 2 s D[209] — намного дольше кругового обхода по волокну за 0.25–0.35 ms. Единственный рычаг, сдвигающий предел, — усиление резонатором: волоконный микрорезонатор вокруг одного NV поднял резонансный сбор примерно вдесятеро, с ~0.05% до ~0.5%, сохранив эхо-когерентность выше 100 µs D[359]; ещё один такой шаг превзошёл бы ~2% успеха на попытку, которые объективы с NA 0.8 дают иону в ловушке D[116].

Доминирующий член — эффективность сбора и оповещения, а не спиновая когерентность и не ошибка вентиля внутри узла.

Алмазным узлам нужен CVD-материал квантового качества, эталонным поставщиком которого выступает Element Six (Великобритания) Pфакт, плюс нанофотонные резонаторы, выход годных по которым и есть затык, причём он не опубликован: в работе по оловянно-вакансионным центрам, выполненной в Delft в 2026 г., 327 резонаторов на двух чипах охарактеризованы при комнатной температуре, связанные центры найдены в 7 из 9 охлаждённых, а у двух измерена кооперативность выше единицы Dфакт — доли по целому чипу нет, а именно это число нужно любому предложению сети из 10² узлов. T-центры в кремнии меняют качество излучателя на зрелость процесса: имплантация в обогащённый ²⁸Si на КМОП-линии, а работают центры при ~1.5–4 K, а не при милликельвинах P[785]. Оба конца линии зависят от нанопроволочных детекторов, поставляемых коммерческой базой из пяти вендоров — Single Quantum, ID Quantique (принадлежит IonQ), Photon Spot, Quantum Opus и московский Scontel Pфакт. Ни одна классификация экспортного контроля спин-фотонные линии не называет.

На узел приходятся: криостат, СВЧ-управление спином, резонансные лазеры для инициализации и считывания, ступень преобразования (если излучатель не работает сразу в телеком-диапазоне), волокно со стабилизированной фазой до средней точки и детекторы. Связывающая нагрузка — это скважность работы, а не задержка: при 0.022 s⁻¹ одна линия тратит 45 s на белловскую пару, пока петли стабилизации работают непрерывно. Десять узлов — это эксперимент; 10² узлов на суб-герцовом темпе не могут обслуживать распределённый процессор, а 10³ требуют мультиплексированных излучателей и матриц детекторов, которых никто не вывел в поле.

Узел требует спинового регистра на центре окраски и однофотонного детектирования; без детекторов с низким темпом тёмных отсчётов оповещение не работает вовсе. Он ничего не обеспечивает выше по стеку и венчает сетевую архитектуру на спинах дефектов. В любой распределённой архитектуре именно он задаёт темп: кода на дефектной архитектуре нет, поэтому вместо суммы раунда синдрома: слои вентилей + транспорт + считывание + сброс тактом служат 45 s при городском темпе Delft и 1.0 s в лучшем результате Harvard. Значимо здесь сравнение с конкурирующим межсоединением: оксфордская линия на ионах в ловушке дала белловскую точность 96.89(8)% при 9.7 s⁻¹ и телепортированный CZ с 86.2(9)% Dфакт — по сравнению с лучшей линией Harvard на SiV, 0.86(3) при темпе до 1 Hz на 20 m, это примерно вдесятеро больший темп и на 11 пунктов более высокая точность, а телепортированный вентиль на 23 пункта выше безусловных 63(4)% QuTech D[209]Dфакт. Контраргумент твердотельного подхода — технологичность изготовления, а не характеристики.

Вопрос об атрибуции телепортированного CNOT разрешается — и не как ошибка атрибуции: оба результата существуют и различаются по своей природе. Photonic Inc. запутала два модуля на T-центрах в отдельных криостатах по волокну ~40 m и выполнила последовательность телепортированного CNOT, но отказалась от прямой связи вперёд (feed-forward) и провела постселекцию по срабатыванию детектора фотона, сообщив таблицу истинности, а не точность вентиля; по состоянию на 4 сентября 2026 г. это по-прежнему препринт 2024 г. P[363]. Результат QuTech 2026 г. безусловен — прямая связь вперёд в реальном времени, постселекции нет — и составляет 63(4)% и 64(4)% Dфакт. Цитирование этих двух результатов рядом без такого различения завышает платформу на T-центрах. В остальных случаях точности условны по факту оповещения, а Harvard отбрасывает ~23% данных по порогам контраста отражения D[209]. Ни один результат здесь не воспроизведён второй группой.

Не опубликовано: датированный подсчёт патентных семейств по спин-фотонным линиям.

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | Исследования | Нидерланды | Городская NV-линия; единственный безусловный межкриостатный вентиль | Dфакт |
| Photonic Inc. | Разработчик | Канада | Модули на T-центрах в кремнии, изначальное излучение в телеком-диапазоне | P[363] |
| Harvard University | Исследования | США | Нанофотонные узлы на SiV по проложенному кольцу 35 km | D[209] |
| Fujitsu | Финансирующая сторона | Япония | Финансирует совместную программу Delft по модульному компьютеру | Pфакт |
| Microsoft | Инвестор, партнёр | США | Сотрудничество по сетям с 2023 г.; повторно вошедший инвестор | Cфакт |
| Single Quantum | Поставщик | Нидерланды | Коммерческие нанопроволочные детекторы — зависимость по оповещению | Pфакт |

Деньги. 2025-11-06 · Photonic Inc. · DARPA QBI Stage B, ~12 месяцев · до $15 M USD · программа факт. 2026-05-12 · Photonic Inc. · финальное закрытие раунда · $200 M USD при оценке $2 B, $350 M накопительно · Microsoft вошла повторно · закрыто Cфакт. Продолжается · QuTech · совместная программа с Fujitsu PPS2007, грант EU Quantum Internet Alliance 101080128, NWO Spinoza · без разбивки по статьям · продолжается Pфакт.

Рынок и цепочка поставок. Спин-фотонную линию никто не продаёт; продаются детекторы, алмаз, обогащённый ²⁸Si, модули преобразования и арендованное городское волокно. Общее узкое место — поставка детекторов: пять коммерческих вендоров, один из которых теперь принадлежит IonQ, — а алмаз поставляет в основном один поставщик, Element Six. Узел по определению обслуживает G6, а также G7 там, где модульной машине нужны межмодульные линии; для G1–G5 он не нужен, и именно поэтому его деньги — это программное финансирование (DARPA QBI, совместная программа Fujitsu и Delft, EU Quantum Internet Alliance, NWO) плюс один разработчик с венчурным капиталом, Photonic Inc.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Патентного семейства, специфичного для спин-фотонных линий, в поименованной датированной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. не обнаружено; позиция Photonic Inc. по T-центрам восходит к работам Simon Fraser University, но записи с правообладателем и датой получить не удалось. Ни один орган по стандартизации не регулирует интерфейсы оповещения; ближайшая координирующая структура — EU Quantum Internet Alliance.

Дорожные карты и послужной список. Photonic Inc. (обещано в 2023 г. · распределённая отказоустойчивость «в течение пяти лет», ~2028 · статус на 4 сентября 2026 г.: многоузловой системы нет, линия 2024 г. по-прежнему с постселекцией), при цели ~200 kHz и 99.8% R[785] — это семь порядков по темпу и 40 пунктов выше её же опубликованного результата, то есть архитектурная цель, а не дорожная карта. QuTech дорожной карты не публикует и выдаёт результат уровня Nature примерно раз в год — достоверен по факту поставки и честен в отношении темпов.

Стратегическое прочтение. Если эта линия дозреет, выигрывают модульные архитектуры, неспособные масштабироваться монолитно, а Microsoft получает опцион на слой, который ей не нужно строить самой. Проигрывают монолитные дорожные карты, исходящие из достаточности масштабирования на кристалле. Угроза замещения идёт впереди по очкам: линии на ионах в ловушках быстрее и чище, а на тот же слот претендует СВЧ-оптическое преобразование. Переговорная сила у поставщиков детекторов и алмаза.

Подтвердить к 2028 г., если какая-либо группа удержит запутанность с оповещением при темпе > 1 Hz и точностью выше F = 0.8 на дистанции > 20 km проложенного волокна либо если Photonic Inc. опубликует безусловный межмодульный вентиль с указанием точности; понизить, если результаты по T-центрам останутся препринтами с постселекцией. В лучшем случае к 2029 г.: усиление резонатором плюс мультиплексирование выводят на 10–100 Hz на городской дистанции. В худшем случае: суб-герцовые темпы, точность около 0.7, и слот занимают ион-фотонные линии. Открытые вопросы: выигрывает ли изначальное излучение в телеком-диапазоне у преобразования, если учесть фотонный выход T-центра; у какой доли резонаторов на чипе кооперативность выше единицы и можно ли поднять эту долю до уровня, нужного сети из 100 узлов; мультиплексирует ли кто-нибудь по излучателям.