← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Радиочастотное считывание чётности по квантовой ёмкости ro_qcap

Дисперсионное детектирование через затвор квантовой ёмкости майорановского острова методом радиочастотной рефлектометрии, читающее фермионную чётность без переноса заряда; неразрушающее и внутрисхемное.

Радиочастотное считывание чётности по квантовой ёмкости

ro_qcap · слой 6 Считывание · формируется · с 2025

Интерферометрическое считывание чётности майорановской проволоки; 1% ошибка присвоения, SNR 1 за 3.6 µs.

Обзор →

Ключевые источники

[13] Microsoft Azure Quantum, “Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid… · 2025
[216] N. van Loo et al., “Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain,” Nature, vol. 65… · 2026
[21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.0388… · 2026
[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
—
(c) считывание
радиочастотное измерение квантовой ёмкости (чётность) · 100 µs · неразрушающее · внутрисхемное
(d) подвижность
—
(e) управление
низкочастотное электрическое @ комнатная
(f) структура ошибки
неизвестна / оспаривается
(g) производство
гетероструктуры A3B5 (МЛЭ)

Пространство оценки — датированные атрибуты

readout → 1% error; SNR 1 in 3.6 µs
определяет: такт (время цикла) · 2025-02 · источник
independent replication (QuTech, InSb Kitaev chain) → ~1.85 ms dwell, SNR ~1.93
определяет: такт (время цикла) · 2026-02 · источник

Независимая репликация — van Loo et al., Nature 650 (2026-02-11), на минимальной цепочке Китаева в InSb; arXiv:2607.09511 — последующий когерентный кубит чётности, другой результат.

Стандартные рекорды

время сброса/инициализации → не опубликовано · типичное
No initialisation or reset procedure is described for the tetron parity readout · 2025-02 · источник [D] ⓘ
ошибка сброса → не опубликовано · типичное
No reset error published, because no reset is demonstrated · 2025-02 · источник [D] ⓘ
ошибка SPAM → 0.01 · типичное
Microsoft tetron: 'a parity measurement with an assignment error probability of 1%'; SNR 1 in 3.6 us · 2025-02 · источник [D] ⓘ
точность неразрушающего измерения (QND) / выживание → не опубликовано · типичное
QND-ness is not quantified; the paper gives parity dwell times >1 ms and tau_RTS ~ 2 ms (quasiparticle poisoning) · 2025-02 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Рёбра

нужно: Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb)
нужен для: Майорановский вентиль через измерения
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 2 машин (2 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. 1 — Figure 1: Minimal Kitaev chain and parity measurement setup. a, Illustration of a global parity measurement, coupling simultaneously to both Majoran…
Seven-panel paper figure: cartoons and energy diagrams of a minimal Kitaev chain (two quantum dots joined by a superconducting segment) and its even and odd parity states, a parity map, a real false-coloured scanning-electron micrograph of the device (200 nm scale bar), and a readout circuit schematic. From the arXiv paper "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" by Nick van Loo and co-authors. It shows why a measurement must couple to both Majorana modes at once to tell the parity states apart, here read out by radio-frequency reflectometry. “Fig. 1 — Figure 1: Minimal Kitaev chain and parity measurement setup. a, Illustration of a global parity measurement, coupling simultaneously to both Majorana zero…” by Nick van Loo et al., arxiv.org/abs/2507.01606, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 4 — Figure 4: Local and global probes of parity switching. a, Schematic of the dual readout setup: global parity is detected via quantum capacitance Δ​S…
A cartoon plus measured time traces. (a) Two quantum dots hosting Majorana modes γ1 and γ2, watched by a global probe (quantum capacitance) and a local one (charge sensing); (b) at the sweet spot the quantum-capacitance signal jumps between two levels as the chain's parity switches, while the charge sensor sees only noise; (c) a map of the correlation between both signals versus two gate voltages; (d), (e) away from the sweet spot both signals switch together, positively or negatively correlated. It comes from van Loo, Zatelli, Steffensen and co-authors, 'Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain'. Majorana-based topological qubits rely on such non-locally stored parity. “Fig. 4 — Figure 4: Local and global probes of parity switching. a, Schematic of the dual readout setup: global parity is detected via quantum capacitance Δ​SM11…” by Nick van Loo et al., arxiv.org/abs/2507.01606, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Figure 1: (a) Electronic and cryogenic setup. An RF tone PinP is split in two at room temperature (RT). One part serves as local oscillator (LO) for
Three-panel figure. (a) A drawing of the measurement chain from room temperature through 4 K to 50 mK: attenuated input and pump lines, a directional coupler, isolators, a Josephson travelling-wave parametric amplifier (+12 dB), a high-electron-mobility-transistor (HEMT) amplifier (+35 dB) and an IQ demodulator, with an optical micrograph of the spiral inductor forming the tank circuit on gate B3. (b) A false-coloured scanning electron micrograph of a four-dot silicon (SiMOS) device with gates B1–B3 and T1–T3. (c) A charge-stability map of the demodulated signal. It is Fig. 1 of arXiv 2307.14717 by V. Elhomsy and co-authors. It shows where a parametric amplifier sits in gate-based spin-qubit readout. “Fig. 1 — Figure 1: (a) Electronic and cryogenic setup. An RF tone PinP is split in two at room temperature (RT). One part serves as local oscillator (LO)…” by Victor Elhomsy et al., arxiv.org/abs/2307.14717, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
ro_qcap · слой 6 Считывание · центральность 5.7 · формируется · с 2025 · обновлено 2026-09-04

Радиочастотное считывание чётности по квантовой ёмкости

Дисперсионное детектирование через затвор квантовой ёмкости майорановского острова методом радиочастотной рефлектометрии, читающее фермионную чётность без переноса заряда; неразрушающее и внутрисхемное.

Вердикт. Метод реален и независимо воспроизведён; фальсифицируется как пригодный для отказоустойчивости, если к 2028 году на любом стеке не будет опубликована ошибка отнесения ниже 10⁻³ при заявленном времени интегрирования.

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

Основное состояние интерференционной петли «квантовая точка — нанопровод» по-разному дисперсирует по заряду на затворе в двух секторах чётности; эта кривизна и есть квантовая ёмкость, считываемая как дисперсионный сдвиг внекристального резонатора методом радиочастотной рефлектометрии, без переноса заряда. Microsoft, Nature, 2025-02-19: ошибка отнесения 1%, SNR 1 за 3.6 µs, удержание свыше 1 ms вблизи 2 T D[13]. Это одиночное проводное измерение (Z-типа); совместная проекция, нужная вентилю, не построена.
a изготовлен (1.0) · b не вентиль · c квантовая ёмкость, ~4 µs, неразрушающее, внутрисхемное
d транспорта нет · e радиочастотная рефлектометрия с комнатной температуры · f ошибка отнесения плюс отравление · g стек проводов, выращенный методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ)

Физика и пределы

Сигнал накапливается как √t, тогда как чётность живёт лишь до прихода квазичастицы, поэтому ошибка отнесения — это гонка, моделируемая как err ≈ ½[1 − e^(−2t/τ)·erf(SNR/√2)²] при среднем SNR около 1.2 за µs D[20]. Пол задаётся временем отравления τ, определяемым геометрией петли, а не усилителем: один и тот же прибор даёт 12.4 ms на Z-петле против 14.5 µs на X-петле, что приписывается большему сечению захвата квазичастиц у двухпетлевой конфигурации D[20]. Свинец заменил алюминий ради повышения τ D[21]. Что именно при этом читается — предмет спора: редакционное примечание Nature гласит, что результаты сами по себе не устанавливают существования майорановских нулевых мод P[214].

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Год Показатель Кто Тег+ключ
2025-02 ошибка отнесения 1%, SNR 1 за 3.6 µs, удержание >1 ms, InAs–Al Microsoft Azure Quantum D[13]
2026-02 независимое однократное считывание чётности, переключение ~1.85 ms, цепочка Китаева на InSb QuTech D[216]
2026-06 переключение чётности ~20 s в одном проводе InAs–Pb, то же семейство считывания Microsoft Quantum D[21]

Типичное значение при масштабировании не определено: мультиплексированное считывание множества тетронов не опубликовано; прибор 2026 года запускался по одному проводу за раз D[21].

Полный текст [20] на arXiv даёт также X ~4 µs и Z ~9.3 ms для других настроек против используемых здесь 14.5 µs / 12.4 ms. Скорость квазичастичного отравления во время удержания при считывании только выводилась косвенно и никогда не измерялась напрямую. Не опубликовано: объём НИОКР-расходов конкретно на считывание.

Производство, материалы и цепочка поставок

Выделенного процесса нет: точки, затворы и петля используют ту же литографию, что и сам проводной прибор, а резонатор находится вне кристалла. Радиочастотная накачка и демодуляция при комнатной температуре питают усилитель милликельвинового уровня и опираются на ту же коммерческую базу управляющей электроники, что и сверхпроводниковое считывание Cфакт; единой точки отказа, помимо самого стека проводов, нет, как нет и специфичной для него категории экспортного контроля. Ввод-вывод — это линия затвора и резонатор на каждую измеряемую чётность, мультиплексированные на общей фидерной линии: 10³ — решённая задача корпусирования. Стена — время: 3.6 µs быстро на фоне 12.4 ms и медленно на фоне 14.5 µs, поэтому на 10⁴–10⁶ пределом становится то, сколько X-проекций помещается в более короткое окно.

Роль в стеке

Единственный продемонстрированный блок, которым топологическая архитектура владеет по-настоящему: он требует носителя на майорановской чётности и обеспечивает проективное измерение, которое потреблял бы вентиль на основе измерений, — неразрушающе и внутрисхемно, что является предусловием архитектуры «только измерения». Это единственный определённый член производного такта архитектуры: в сумме раунда синдрома: слои вентилей + транспорт + считывание + сброс опубликовано только считывание, ~3.6 µs до SNR 1 D[13], при отсутствии кода и цифры сброса. Верификация: статья QuTech в Nature (2026-02-11) независимо воспроизводит принцип на цепочках Китаева из квантовых точек InSb, а не на тетроне, при телеграфных временах жизни ~1.85 ms D[216]; её продолжение показывает когерентные осцилляции чётности лишь с ограниченной защитой D[217]. Легг оспаривает само наличие щели в считываемых областях D[22]. Ошибку в 1% никто не воспроизвёл.

Участники и экономика

Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Создали метод; применяют на каждом тетронном приборе | D[13] |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Независимое считывание чётности и когерентный кубит чётности на проводах InSb, выращенных в Эйндховене | D[216] |
| DARPA | инвестор | США | Финансирует единственного промышленного пользователя; финальная стадия US2QC с 2025-02-06 | факт |

Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · финальная стадия US2QC Validation & Co-Design · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено факт. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program, считывание — одна из тем конкурса · ≤ USD 200 000 на заявку · объявлено Pфакт.

Рынок и цепочка поставок. Самостоятельного рынка нет; радиочастотная рефлектометрия и криогенное усиление универсальны и имеют множество поставщиков, поэтому риск концентрации сосредоточен в стеке проводов. Только G3 и G4.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Дисперсионное детектирование через затвор является общим достоянием групп, работающих с полупроводниковыми кубитами; датированного числа патентов именно по считыванию чётности по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.

Дорожные карты и послужной список. (применяется в каждом публичном приборе Microsoft с 2025-02, неявно — ради отказоустойчивости к 2029 году; статус на 4 сентября 2026 г.: ни целевой точности, ни целевой скорости для считывания не опубликовано) C[215]. QuTech публикуется, не имея графика, который надо защищать, и его послужной список тем достовернее.

Стратегическое прочтение. Метод публичен и воспроизведён, поэтому эксклюзивность Microsoft переместилась в стек проводов; тот, кто первым опубликует ошибку отнесения около 10⁻³ при заявленном времени интегрирования, и задаст темп всему, что расположено ниже по потоку.

Перспективы и открытые вопросы

Фальсифицируемо за 12–24 месяца: третья группа, публикующая считывание чётности; ошибка отнесения ниже 1% от кого угодно, кроме Microsoft; напрямую измеренная скорость отравления. Подтверждение, если сбудутся два пункта; понижение, если к 2028 году это останется результатом двух лабораторий. В лучшем случае считывание перестаёт быть открытой переменной; в худшем — τ на совместной петле остаётся в десятках µs. Открытые вопросы: работает ли мультиплексированное считывание множества тетронов; воспроизводим ли 1% вне приборов Microsoft.

Литература
  1. [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]
  2. [20] M. Aghaee et al., “Distinct Lifetimes for X and Z Loop Measurements in a Majorana Tetron Device,” arXiv:2507.08795, Jul. 2025. [D]
  3. [21] M. Aghaee et al., “20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device,” arXiv:2606.03884, Jun. 2026. [D]
  4. [22] H. F. Legg, “On the robustness of topological gap detection via transport,” Nature, vol. 654, no. 8120, pp. E22–E26, Jun. 2026, doi: 10.1038/s41586-026-10567-8. arXiv:2503.08944. [D]
  5. [214] P. Ball, “Experts Weigh in on Microsoft's Topological Qubit Claim,” Physics, vol. 18, p. 57, 2025. [Online]. Available: https://physics.aps.org/articles/v18/57 [P]
  6. [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]
  7. [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]
  8. [217] F. Zatelli et al., “Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains,” arXiv:2607.09511, Jul. 2026. [D]