← Quantum Technology AtlasТехнологии · Машины · Архитектуры · ОрганизацииEnglishעברית

Генератор многофотонных ресурсных состояний (RSG; 6-ring и т.п.) src_resource

Подсистема «источник + слияние (fusion)», обязанная массово производить кодированные многофотонные графовые состояния с темпом кода, чтобы питать отказоустойчивость на слияниях; ничто и близко не работает на таком темпе.

Генератор многофотонных ресурсных состояний (RSG; 6-ring и т.п.)

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

Для отказоустойчивости на основе слияний нужны кодированные ресурсные состояния из 24–168 фотонов с высокой скоростью; крупнейшие слитые графовые состояния от детерминированных излучателей — 8 фотонов при < 1 Hz.

Метки чтения
∅ пустой слот
Обзор →

Ключевые источники

[179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. … · 2023
[688] P. Thomas, L. Ruscio, O. Morin, and G. Rempe, “Fusion of deterministically generated photo… · 2024
[169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, v… · 2025
[824] H. Huet et al., “Deterministic and reconfigurable graph state generation with a single sol… · 2025
[264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The su… · 2026

Пространство проектирования — атрибуты

(a) сродство носителя
фотон (естественная частица, искусственно сформированные моды)
(b) время · запутывание
— · вероятностное / с оповещением (heralded)
(c) считывание
—
(d) подвижность
летающие кубиты (фотоны)
(e) управление
электрооптическое @ комнатная
(f) структура ошибки
потеря (стирание)
(g) производство
фабрика ФИС

Пространство оценки — датированные атрибуты

largest emitter-fused graph state → 8 qubits, 0.4–2.3 coincidences/min
определяет: число кубитов с учётом качества · 2024-05 · источник
independent emitter graph states (C2N Paris-Saclay) → reconfigurable 4-photon graph states from one quantum dot, ~0.5 Hz
определяет: число кубитов с учётом качества · 2025-05 · источник

Lucy у Quandela поставлена в CEA в 2025-10 и запущена на суперкомпьютере Joliot-Curie 2026-04-14 — поставка и интеграция, две даты для двух событий.

Стандартные рекорды

ошибка двухкубитного вентиля при параллельной работе всей ширины → не опубликовано · типичное
A resource-state factory emits states; no two-qubit gate error is defined. Largest emitter-fused graph state is 8 photons at 0.4-2.3/min · 2024-05 · источник [D] ⓘ
перекрёстные помехи → не опубликовано · типичное
No crosstalk metric is defined for photonic resource-state generation from a single emitter · 2024-05 · источник [D] ⓘ

Участники и цели — аннотации

Фотоника на основе слияний (FBQC) (альтернатива) — PsiQuantum (Omega), Quandela, QuiX · G4 G6

Рёбра

нужно: Линейно-оптическое слияние (с оповещением), Одиночный фотон (дискретные переменные)
нужен для: Отказоустойчивость на основе слияний
° одно из нескольких, что подошли бы · обычный маршрут, не строгая необходимость

Используют 2 машин (0 основная · 2 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: Experimental setup. a Two type-II SPDC sources generate single photons at 1550 nm1550 wavelength. After temporal synchronisation u
A three-panel drawing, not a photograph: a 3D render of a tabletop setup - two photon-pair sources, delay lines, fibre arrays, a silicon photonic chip and superconducting nanowire detectors - and a rendered layout of the 8-mode chip. It is Figure 1 of the arXiv paper "Measurement-Based Quantum Computing on a Photonic Chip" by Jeldrik Huster and co-authors, including Stefanie Barz. It shows the full chain for photonic measurement-based computing: 1550 nm single photons are synchronised, entangled on chip by interferometers with thermo-optic phase shifters, then detected. “Fig. 1 — Figure 1: Experimental setup. a Two type-II SPDC sources generate single photons at 1550 nm1550 wavelength. After temporal synchronisation…” by Jeldrik Huster, Louis L. Hohmann, Kevin Edelmann, Stefanie Barz, arxiv.org/abs/2607.07890, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t +…
Five-panel drawn figure of an architecture for a photonic quantum computer. From npj Quantum Information (2026), 'Fusion-based implementation of qLDPC codes with quantum emitters', by Susan X. Chen, Matthias C. Löbl, Ming Lai Chan, Anders S. Sørensen and Stefano Paesani. Panel (b) stacks layers of a bivariate-bicycle low-density parity-check code, joined partly by long optical fibres; its inset shows a fusion, two photons each carried on two rails and mixed on beam splitters before four detectors. Panels (c)–(e) show the small entangled photon states the code is built from and the emitter circuits that make them. Notice the long-range fibre links. “Fig. 1 — Fig. 1: Outline of the architecture.a Setup for the measurement of parity check ZjZm of two foliated data qubits j and m at time intervals t and t + 1 by…” by Chen, Susan X.; Löbl, Matthias C.; Chan, Ming Lai; Sørensen, Anders S.; Paesani, Stefano, www.nature.com/articles/s41534-026-01233-y, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical q…
A six-panel drawn figure: small graph-state diagrams of measurement patterns, a tree-encoded fusion joining two logical qubits, and heat maps of simulated fusion success rates. It is Figure 4 of "Photonic Quantum Computing on Spin Memory Architecture with Tree-Encoded Fusion" by Xiangyu Ren, Yuexun Huang and co-authors (arXiv). It illustrates fusion-based fault tolerance built on heralded linear-optical fusions, where tree-shaped encodings help a fusion tolerate photon loss and failure; compare the redundant, repeat-until-success and tree-encoded maps as the encoding parameters grow. “Fig. 4 — Fig. 4: (a)-(c) Graph state measurement patterns that establish loss-tolerance. (d) Tree-encoded fusion scheme. (e) Preparing tree-encoded logical qubit from…” by Xiangyu Ren et al., arxiv.org/abs/2604.21475, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
src_resource · слой 3 Механизм вентиля · центральность 8.2 · пустой слот — технологии ещё нет · обновлено 2026-09-03

Генератор многофотонных ресурсных состояний (RSG; 6-ring и т.п.)

Подсистема «источник + слияние (fusion)», обязанная массово производить кодированные многофотонные графовые состояния с темпом кода, чтобы питать отказоустойчивость на слияниях; ничто и близко не работает на таком темпе.

Вердикт. Реально: 8 фотонов, слитых в 6-кольца и 7-деревья, при 0.4–2.3 совпадения в минуту. Не доказано: существование хоть какого-нибудь генератора, отстоящего от требуемого темпа менее чем на девять порядков. Понизить в ранге, если к 2029 году не появится слитое состояние более чем из 16 фотонов.

Ключевые источники

Λ = коэффициент подавления ошибок на 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

Подсистема «источник + слияние», которая обязана изготавливать с темпом кода кодированные графовые состояния — канонически 6-кольцо, — потребляемые и разрушаемые отказоустойчивостью на основе слияний. Слияние типа II по Browne–Rudolph (2005) сделало это возможным; Bartolucci и соавт. закрепили 6-кольцо в качестве эталонного ресурса и задали его бюджет потерь S[179]. Лучшая реализация: MPQ Garching слила детерминированно испущенные фотоны в 6-кольца и 7-деревья, 8 фотонов, 0.4–2.3 совпадения в минуту D[688]. Атрибуты: летающие фотоны от искусственных излучателей, запутывание с оповещением (heralded), отсутствие фиксированного такта; электрооптическое управление при комнатной температуре, ошибки чистых потерь, изготовление фотонных ИС.

Физика и пределы

Граф из n фотонов, собираемый из k-фотонных примитивов, стоит ~n/k слияний, каждое с вероятностью успеха 50% без усиления или 75% с усилением; отказ сопровождается оповещением и даёт стирание (erasure) одного из двух измеряемых исходов, но каждая попытка сжигает фотон, который обязан быть неразличимым и не потеряться. Выход годных есть произведение яркости, неразличимости, вероятности успеха слияния и пропускания по всему состоянию целиком — показателем степени здесь служит число фотонов, а не глубина схемы. Отсюда и допуск кода: 2.7% потерь на фотон при 6-кольцах и ~17% — только при 168-фотонных состояниях, которые никто не умеет строить S[179]. Переанализ 2026 года ужесточает картину: один только отказ слияния задаёт пол логической ошибки уже при нулевых потерях, вынуждая брать очень большое расстояние ради 10⁻¹⁰, тогда как слияние через посредство излучателя поднимает порог до 7.0–7.3% против 0.38–0.82% у некодированного 6-кольца S[264]факт.

Достигнутый инженерный уровень

таблица
Дата Показатель Кто Тег
2024-05 8 фотонов слиты в графы 6-кольцо/7-дерево, 0.4–2.3/мин, точность (fidelity) 0.34–0.85 MPQ D[688]
2025-02 Точность белловского слияния 99.22% (только компонент) PsiQuantum D[169]факт
2025-05 Реконфигурируемые 4-фотонные графовые состояния, одна квантовая точка, ~0.5 Hz C2N Paris-Saclay D[824]
2026-06 Порог потерь при слиянии через излучатель 7.0–7.3% против 0.38–0.82% Sparrow S[264]

Разрыв — в темпе: компоненты преодолевают отметку 99%, но оптическое слияние с 2024 года не продвинулось дальше восьми фотонов.

В СВЧ-диапазоне слияние уже детерминировано: сверхпроводниковая схема сливала генерируемые по запросу кластерные состояния с кодированием time-bin посредством неразрушающей белловской проекции летающих СВЧ-фотонов, со сбросом и повторным использованием кубита, в графовые состояния с подлинной многочастичной запутанностью на 13 фотонных кубитах D[885]. Без СВЧ-оптического преобразователя, который сам является пустым слотом, эти фотоны не могут покинуть криостат, поэтому результат не заполняет данный оптический слот.

Поставка 12-кубитной системы Belenos/Lucy компании Quandela в CEA датируется 2025-10, а запуск Lucy на HPC Joliot-Curie — 2026-04-14; ни один источник эти даты не согласует. По состоянию на 4 сентября 2026 г. ни одна независимая группа не воспроизвела 8-фотонный рекорд MPQ 2024 года.

Производство, материалы и цепочка поставок

Серийного продукта не существует; ближайшая производственная база — 300-mm фотонные ИС: Quantum Technology Solutions компании GlobalFoundries Cфакт и PIXEurope факт. Детерминированные источники — единая точка отказа: Sparrow Quantum, единственный коммерческий поставщик по состоянию на 4 сентября 2026 г., отгружает системную эффективность 20–35% против собственного лучшего образца в 55.3% и рекорда USTC в 71.2% Dфакт; ни стоимость, ни выход годных в пересчёте на состояние публично не раскрыты. Ввод-вывод масштабируется с числом фотонов, а не с числом кубитов: на каждый источник — накачка, дерево коммутаторов и детекторы, на каждое слияние — упреждающее управление (feed-forward) в пределах времени пролёта фотона; ~0.1–0.2 dB на коммутатор против бюджета ~0.5 dB при глубине мультиплексирования ~10 D[169]. При 10³ состояний/с стеной становятся потери в коммутаторах; при 10⁶ — тысячи криогенных детекторных каналов при упреждающем управлении с гигагерцевым темпом. Позиция ECCN 4A906 накрывает машину целиком; источники фотонов не названы ни в одной из позиций факт.

Роль в стеке

В фотонной архитектуре на основе слияний (PsiQuantum, Quandela, QuiX): требует линейно-оптического слияния и одиночных фотонов, даёт единственный вход, который принимает отказоустойчивость на слияниях. Он же задаёт такт архитектуры: на архитектуре слияний раунда синдрома (слои вентилей + транспорт + считывание + сброс) нет, и его место занимает генерация на уровне ~0.4–2.3 min⁻¹ D[688] против ~10⁹ s⁻¹, которые требуются машине класса teraquop (10¹² надёжных операций); соседний слот на 24–168 фотонов пуст. Верификация: рекорд получен томографией по счёту совпадений с точностью 0.34–0.85 в зависимости от типа графа и никем не воспроизведён; ближайшая независимая работа — 4-фотонные состояния D[824]. Все приводимые пороги получены моделированием.

Участники и экономика

Кто.
Организация Роль Страна Что именно делает с технологией Свидетельство
PsiQuantum разработчик США Собственные слияние и генерация Dфакт
Quandela разработчик Франция Источники на квантовых точках; Lucy на Joliot-Curie, работающая на вентилях с постселекцией, а не на ресурсных состояниях Cфакт
Sparrow Quantum поставщик Дания Единственный коммерческий поставщик источников Dфакт
MPQ Garching исследования Германия Держит рекорд в 8 фотонов D[688]

Деньги.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · раунд серии A · EUR 21.5 M · ведущий инвестор не раскрыт · закрыт Pфакт
2025-09 · PsiQuantum · раунд серии E · USD 1 B при оценке USD 7 B · закрыт Pфакт
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · окончательно факт

Рынок и цепочка поставок. Коммерческого продукта нет; деньги идут во входные компоненты — чипы-источники (Sparrow, узкое место) и фотонные интегральные схемы (ФИС), способные выполнять слияние. Юнит-экономика не поддаётся оценке; платят только G3/G4.

Интеллектуальная собственность и стандарты. По состоянию на 4 сентября 2026 г. нет датированного патентного семейства, специфичного именно для генерации ресурсных состояний; смежный выданный патент — US 12,437,225 компании ORCA факт. Стандарта на пропускную способность не существует.

Дорожные карты и послужной список. (2025-07 · QuiX, генерация с коррекцией ошибок к 2027 · в ожидании); (2025 · Quandela, первый логический кубит · не выполнено; вход в Stage A программы QBIT 2026-06-16 факт). Датированной вехи по темпу генерации не существует.

Стратегическое прочтение. Судьбу фотоники на слияниях решает темп генерации, а не точность; поставщик источников, владеющий заодно и слиянием, получает рычаг влияния на интеграторов, которые делают источники своими силами. Если направление не выйдет, архитектура проигрывает непрерывным переменным с кодом Готтесмана–Китаева–Прескилла (GKP) и вещественным кубитам.

Перспективы и открытые вопросы

Подтвердить к 2028 году: опубликованное слитое состояние более чем из 16 фотонов с указанием точности и темпа; понизить в ранге, если число фотонов останется однозначным. Лучший сценарий к 2029 году: коммерческие излучатели вместе со слиянием на кристалле выходят на ≥10³ состояний/с. Худший сценарий: подпороговый пол подтверждается, и от чисто линейно-оптических 6-колец отказываются. Открытые вопросы: смогут ли мультиплексированные источники обойти излучатели в пересчёте на одно полезное состояние; закроет ли Sparrow разрыв между 20–35% и 55%. Следить: любая цифра по темпу в материалах государственной V&V на DARPA Stage C.

Литература
  1. [169] K. Alexander et al., “A manufacturable platform for photonic quantum computing,” Nature, vol. 641, no. 8064, pp. 876–883, Feb. 2025, doi: 10.1038/s41586-025-08820-7. [D]
  2. [179] S. Bartolucci et al., “Fusion-based quantum computation,” Nat. Commun., vol. 14, Art. no. 912, Feb. 2023, doi: 10.1038/s41467-023-36493-1. arXiv:2101.09310. [S]
  3. [264] M. C. Löbl, L. A. M. Pettersson, J. Dragašević, S. X. Chen, and O. A. D. Sandberg, “The subthreshold issue of fusion-based quantum computing,” arXiv:2606.28490, Jun. 2026. [S]
  4. [688] P. Thomas, L. Ruscio, O. Morin, and G. Rempe, “Fusion of deterministically generated photonic graph states,” Nature, vol. 629, no. 8012, pp. 567–572, May 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07357-5. [D]
  5. [824] H. Huet et al., “Deterministic and reconfigurable graph state generation with a single solid-state quantum emitter,” Nat. Commun., vol. 16, no. 1, Art. no. 4337, May 2025, doi: 10.1038/s41467-025-59693-3. [D]
  6. [885] Y. Li et al., “Deterministic and programmable fusion for the scalable generation of photonic graph states,” Nat. Phys., Sep. 2026, doi: 10.1038/s41567-026-03471-5. [D]