About the map
Why a Quantum Technology Map. Quantum computing has no universally best technology, because it has no single goal. Every platform presents a computation with an error channel, a clock (its error-correction cycle time), a qubit count and a scaling path, and every goal weighs the four differently: a cryptanalytic machine is a fast clock on ~10³ logical qubits; a lattice-gauge simulator wants many qubits, rich connectivity and high-dimensional local degrees of freedom, and tolerates a slow clock; a network node cannot be built from superconducting qubits at all — the only carrier that leaves the cryostat is a photon. Comparisons are nevertheless made at the level of platforms — superconducting versus ions versus atoms — although a platform is an assembly of separable technologies, and the decisions that matter (what to research, what to build, whom to partner with, what to buy) are made one technology at a time. The material that exists today comes in three kinds, each blind in its own way: vendor roadmaps (intentions, not results), market monitors (money, not physics) and academic reviews (physics, not economics, and dated on arrival). The map exists so that every technology in the quantum-computing stack can be read on the same coordinates, against dated evidence, with its conflicts and its economics in one place — and so that the picture is refreshed several times a year rather than once.
What it is. A living reference in four connected parts. A goal-oriented comparison of platforms: a criteria set that is technology-agnostic by construction, every major platform graded separately on demonstrated results and on justified intentions, platforms mapped to goals — and only then the directions that look most promising. A technology graph: 96 self-contained technologies across ten stack layers, each placed on seven design coordinates and connected by five kinds of edge, with platforms drawn as paths through the layers. A brief on every technology, with the same section skeleton from physics to economics. And an evidence system: every claim tagged by its standing, every figure traced to a dated, linked source, conflicts stated rather than averaged, open verification items listed. It is published as one interactive document in dated editions (2026.09), each archived with its own DOI — the concept DOI resolves to the latest; the data and the build live on GitHub.
Who should use it. Researchers choosing where to put the next years of work — the graph shows hubs, empty slots and unresolved conflicts, which is where leverage is. Architects and engineers designing a system — a platform is a path through the layers, and every station on it comes with what it requires, what it can be swapped for, and what it collides with, priced. Investors and analysts — each brief carries the actors, the dated money, the supply chain and the roadmap-versus-delivery record of one technology, not of a company. Programme and policy staff — who is where, which suppliers are single points of failure, which export rules apply. Newcomers — the map is a structured entry into a field whose literature is not. Vendors — to see how their claims read when tagged and dated. It is not a market-sizing exercise and not a ranking of companies.
What makes an entry. A technology becomes a node of the graph if it is self-contained — it can be replaced without redesigning the rest of the stack; principled — it rests on a distinct physical or mathematical mechanism, not on a product, a vendor or a parameter choice; and it belongs to exactly one layer. It must be locatable on all seven coordinates: carrier affinity (natural ↔ fabricated), characteristic time and deterministic or heralded entangling, readout mechanism with its time, destructiveness and mid-circuit capability, mobility and connectivity, control modality and placement, dominant error structure as an error-correcting code sees it, and manufacturing technology. A demonstrated node needs at least one dated, sourced record; emerging or theoretical nodes are admitted when a platform path needs the slot, and slots with no technology at all are drawn as empty. Platforms, companies and devices are never nodes: platforms are paths, companies are actors, devices are records. Every node carries its coordinates (design space, stable), its dated records (evaluation space), its actors and goals (annotation space), its edges, and its brief.
How it is organised. Ten layers run left to right — carrier, encoding, gate mechanism, connectivity and transport, control, readout, code, decoder, interconnect, manufacturing; the vertical position is carrier affinity, natural at the top and fabricated at the bottom, so the natural/fabricated diagonal is visible and every technology that breaks it is hatched. Stations are technologies; coloured lines are platform paths through one station per layer; a station on several lines is a transfer hub. Five edge types connect stations: requires/provides between layers; alternatives within a layer; conflicts, each with its mechanism, its measured price, its mitigation and a status; transfers, derived from the paths; defines, dated records with sources. Lenses recolour every station by one coordinate, and the legend doubles as a filter. Hubs, off-diagonal technologies, empty slots and each path's clock are derived from the data, not asserted. The briefs follow one skeleton — identity and lineage, physics and limits, engineering state of the art, manufacturing and supply chain, role in the stack, verification, actors and economics, outlook, sources, open items — at a depth set by the technology's centrality in the graph.
О карте
Зачем нужна карта квантовых технологий. У квантовых вычислений нет универсально лучшей технологии, потому что нет единственной цели. Каждая платформа предъявляет вычислению канал ошибок, такт (время её цикла коррекции ошибок), число кубитов и путь масштабирования, и каждая цель взвешивает эти четыре по-разному: криптоаналитическая машина — это быстрый такт на ~10³ логических кубитах; симулятор решёточных калибровочных теорий хочет много кубитов, богатую связность и многомерные локальные степени свободы и терпит медленный такт; а сетевой узел из сверхпроводящих кубитов не построить вовсе — единственный носитель, покидающий криостат, это фотон. Сравнивают тем не менее на уровне платформ — сверхпроводники против ионов против атомов, — хотя платформа есть сборка отделимых технологий, а решения, которые имеют значение (что исследовать, что строить, с кем партнёрствовать, что покупать), принимаются по одной технологии за раз. Существующий материал трёх видов, и каждый слеп по-своему: дорожные карты вендоров (намерения, а не результаты), рыночные мониторы (деньги, а не физика) и академические обзоры (физика без экономики, устаревшие к моменту выхода). Карта существует, чтобы каждую технологию квантово-вычислительного стека можно было читать в одних координатах, против датированных свидетельств, с её конфликтами и её экономикой в одном месте — и чтобы картина обновлялась несколько раз в год, а не однократно.
Что это. Живой справочник из четырёх связанных частей. Сравнение платформ по целям: набор критериев, технологически нейтральный по построению; каждая крупная платформа оценена отдельно по продемонстрированным результатам и по обоснованным намерениям; платформы сопоставлены целям — и лишь затем названы направления, которые выглядят наиболее перспективными. Граф технологий: 96 самостоятельных технологий в десяти слоях стека, каждая размещена по семи координатам проектирования и связана пятью типами рёбер, а платформы проведены как пути через слои. Бриф по каждой технологии с единым скелетом разделов от физики до экономики. И система свидетельств: каждое утверждение помечено тегом статуса, каждая цифра прослежена к датированному источнику по ссылке, расхождения названы, а не усреднены, открытые пункты верификации перечислены. Публикуется как один интерактивный документ датированными изданиями (2026.09), каждое архивируется с собственным DOI — DOI концепции разрешается в последнее; данные и сборка живут на GitHub.
Кому это нужно. Исследователям, выбирающим, куда вложить следующие годы работы, — граф показывает хабы, пустые слоты и неразрешённые конфликты, то есть точки максимального рычага. Архитекторам и инженерам, проектирующим систему, — платформа есть путь через слои, и у каждой станции на нём указано, что она требует, на что заменима и с чем сталкивается, с ценой. Инвесторам и аналитикам — каждый бриф несёт акторов, датированные деньги, цепочку поставок и послужной список «дорожная карта против поставки» одной технологии, а не компании. Программным и политическим специалистам — кто где, какие поставщики являются единой точкой отказа, какие экспортные правила применяются. Новичкам — карта есть структурированный вход в область, литература которой не структурирована. Вендорам — чтобы увидеть, как читаются их заявления, будучи помеченными и датированными. Это не оценка размера рынка и не рейтинг компаний.
Что делает запись записью. Технология становится узлом графа, если она самостоятельна — заменима без перепроектирования остального стека; принципиальна — опирается на отдельный физический или математический механизм, а не на продукт, вендора или выбор параметра; и принадлежит ровно одному слою. Она должна быть размещаема по всем семи координатам: сродство носителя (естественный ↔ изготовленный), характерное время и детерминированное или heralded перепутывание, механизм считывания с его временем, разрушающим характером и внутрисхемной возможностью, подвижность и связность, модальность и размещение управления, доминирующая структура ошибки, какой её видит код коррекции, и технология производства. Продемонстрированному узлу нужен хотя бы один датированный рекорд с источником; формирующиеся или теоретические узлы допускаются, когда слот нужен пути платформы, а слоты вовсе без технологии рисуются пустыми. Платформы, компании и устройства узлами не бывают: платформы — пути, компании — акторы, устройства — рекорды. Каждый узел несёт координаты (пространство проектирования, стабильно), датированные рекорды (пространство оценки), акторов и цели (пространство аннотаций), рёбра и бриф.
Как устроено. Десять слоёв идут слева направо — носитель, кодирование, механизм гейта, связность и транспорт, управление, считывание, код, декодер, интерконнект, производство; вертикальная позиция — сродство носителя, естественное сверху, изготовленное снизу, так что диагональ естественное/изготовленное видна, а каждая технология, её ломающая, заштрихована. Станции — технологии; цветные линии — пути платформ через одну станцию на слой; станция на нескольких линиях — хаб переноса. Пять типов рёбер связывают станции: требует/обеспечивает между слоями; альтернативы внутри слоя; конфликтует — каждое с механизмом, измеренной ценой, способом снятия и статусом; переносится — выводится из путей; определяет — датированные рекорды с источниками. Линзы перекрашивают все станции по одной координате, а легенда работает как фильтр. Хабы, внедиагональные технологии, пустые слоты и такт каждого пути выводятся из данных, а не постулируются. Брифы следуют одному скелету — идентичность и происхождение, физика и пределы, инженерное состояние, производство и цепочка поставок, роль в стеке, верификация, акторы и экономика, прогноз, источники, открытые пункты — на глубину, заданную центральностью технологии в графе.
MAPTechnology map — ten layers, seven coordinates, fourteen platform paths
Columns are the layers of the stack; the vertical position is carrier-nature affinity (natural at the top, fabricated at the bottom), so the natural/fabricated diagonal is visible and every hatched station is a place where a platform breaks it. Coloured lines are platform paths through one station per layer; a station on several lines is a transfer hub (◎); dashed hollow stations are empty slots. Click a station for its three spaces; pick a lens to recolour every station by one coordinate; the strip below shows the full seven-coordinate vector of every technology. Construction rules and derived tables are in §7.
КАРТАКарта технологий — десять слоёв, семь координат, четырнадцать путей платформ
Колонки — слои стека; вертикальная позиция — сродство носителя (естественные сверху, изготовленные снизу), так что диагональ естественный/изготовленный видна, а каждая заштрихованная станция — место, где платформа её ломает. Цветные линии — пути платформ через одну станцию на слой; станция на нескольких линиях — хаб переноса (◎); пунктирные полые станции — пустые слоты. Кликните станцию, чтобы увидеть её три пространства; выберите линзу, чтобы перекрасить станции по одной координате; лента ниже показывает полный семикоординатный вектор каждой технологии. Правила построения и выведенные таблицы — в §7.
Seven coordinates at once — parallel coordinates
Семь координат сразу — параллельные координаты
Each polyline is one technology; axes are the seven design coordinates. Hover to name a line, click to select it on the map. Bundles reveal the diagonal (natural carriers run through optical control and transport; fabricated ones through microwave/electrical control and static wiring); lines that cross the bundles are the off-diagonal technologies.
Каждая ломаная — одна технология; оси — семь координат проектирования. Наведите, чтобы назвать линию; кликните, чтобы выбрать её на карте. Пучки показывают диагональ (естественные носители идут через оптическое управление и транспорт; изготовленные — через СВЧ/электрическое управление и статическую разводку); линии, пересекающие пучки, — off-diagonal технологии.
0Executive summary
- Three platforms have demonstrated fault-tolerance primitives at the level of "the physics works": superconducting circuits, trapped ions, and neutral atoms. They have complementary profiles: superconducting = fast clock (∼ 1 µs QEC cycle), mediocre channel at scale (∼ 10-3 two-qubit error, 10-2 readout); ions = best channel at scale (7.9×10-4 two-qubit, 4.8×10-4 SPAM over 98 qubits; 8.4×10-5 record) but a millisecond-class logical clock; neutral atoms = largest qubit counts with quality (448 atoms under full logical control; 3,000–6,100 held with second-scale coherence; 11,000 trapped) and reconfigurable connectivity, also with a millisecond clock.
- The only platform with a demonstrated scaling of error suppression in memory (Λ=2.14 across d=3→5→7, plus a 106-cycle real-time-decoded run at d=5) is superconducting (Google; best d=7 logical error 7.7×10-4/cycle, July 2026). Neutral atoms and ions lead on the number of logical qubits (96 d=4 blocks at Harvard/QuEra; 48 error-corrected logical qubits on Quantinuum Helios with 10-4 logical gate error) and on logical operations (transversal gates, teleportation, magic-state distillation on logical qubits).
- Speed is the decisive discriminator for large-scale fault tolerance and nearly irrelevant for everything else. Resource estimates for chemistry and cryptanalysis change runtime by ∼103 between nanosecond- and microsecond-class gates; a millisecond QEC cycle adds another 103. Ions and atoms must buy this back with encoding rate, transversal logic and parallelism — plausible for 102–103 logical qubits, unproven for 109-gate algorithms.
- The most important cross-cutting direction is error-structure engineering, not error-rate reduction: erasure conversion (dual-rail, metastable Yb/Sr, photon loss), noise bias (cats), leakage removal, and real-time decoding. The surface-code threshold roughly quadruples (0.94\%→4.15\%) when errors become erasures. This is the lever every major vendor is now reaching for.
- Revealed preferences of the majors are a better roadmap filter than press releases. Google added a neutral-atom track (March 2026) next to superconducting; IBM bought HRL (silicon spin qubits, cryo-CMOS control, July 2026) next to its transmon program; Microsoft sells neutral-atom machines with Atom Computing while its own topological program still has no qubit; D-Wave bought Quantum Circuits (dual-rail erasure) as annealing revenue collapsed; IonQ bought Oxford Ionics (electronic gates) and a foundry. Every major now hedges across exactly two families: one fast (superconducting) and one dense (atoms or spins).
- Verdict (ranked by expected contribution to a utility-scale fault-tolerant machine by ~2033): (i) superconducting transmons with engineered error structure, qLDPC codes and cryo-integrated control; (ii) neutral atoms with zoned architectures, transversal/algorithmic fault tolerance and erasure conversion; (iii) trapped ions with laser-free electronic gates on 2D chip traps; (iv) silicon spin qubits as the long-horizon manufacturability bet; (v) photonics as the interconnect layer of every modular architecture and a high-variance compute bet; (vi) topological qubits — not yet a qubit; (vii) annealing — commercially eroding. Bosonic codes (cats, GKP, dual-rail) are a direction that the superconducting mainstream will absorb, not a separate winner.
1Criteria — chosen for the task, not for popularity
1.1 Why not fidelity
A two-qubit fidelity is an average-case, context-dependent, gate-set-dependent number. It hides error structure (coherent vs. stochastic vs. leakage vs. erasure), it is measured in isolation rather than under full parallel load, and it says nothing about time. Cross-technology comparison in fidelity space is meaningless: an ion "99.99%" and a transmon "99.9%" differ by 103 in gate duration and by 103–105 in QEC cycle time. The invariant object is the error channel per operation plus its duration, decomposed by the classes a code treats differently:
| Error class | Cost to fault tolerance | Where it dominates |
|---|---|---|
| Stochastic Pauli | linear, threshold ∼1\% | all platforms after twirling |
| Coherent | accumulates ∼ n2; worst-case ∼√r | ions (laser phase), spins (calibration), transmons (ZZ) |
| Undetected leakage | non-Pauli, spreads; needs leakage-removal units | transmons |
| Erasure (detected loss/leakage) | cheap: threshold ∼4\% vs ∼1\% | photons (loss), Yb/Sr atoms, dual-rail SC, metastable ions |
| Correlated bursts | catastrophic beyond code distance | transmon quasiparticle bursts (~hourly on Willow), global laser/field noise on ions/atoms |
1.2 The six axes (each scored 1–5 with fixed anchors)
Show table · Показать таблицу
| Axis | What it measures | 5 | 3 | 1 |
|---|---|---|---|---|
| A. Channel quality at scale | 2Q error and SPAM error under full-width parallel operation, plus error-class structure | ≤10-4 at ≥50 qubits | 10-3–5×10-3 | not shown beyond a few qubits |
| B. Logical clock | QEC-cycle time including measurement, reset, transport | ≤1 µs | ∼100 µs | ≥10 ms or undefined |
| C. Scale with quality | number of qubits that simultaneously meet axis-A quality; connectivity | ≥1,000 | 50–100 | <10 |
| D. Fault-tolerance progress | what has been demonstrated: break-even, Λ, logical gates, magic states, decoding | sustained Λ>2 + logical gates + magic states | many logical qubits beyond break-even (short circuits / detection codes) | none |
| E. Scaling path | fab, I/O, cryogenics, modularity — credibility of a route to 105–106 physical qubits | foundry-proven + modularity demonstrated | foundry-compatible, modularity on paper | bespoke materials, no replication |
| F. Roadmap credibility | track record (hits vs. slips), external validation (DARPA QBI stage), funding runway | consistent delivery, Stage B/C, multi-year runway | mixed record | repeated slips / no validation |
Two scores are given where they differ: [D] = demonstrated as of Sep 2026, [R] = what the roadmap would deliver by ~2029 if held. The sum of the six axes is a maturity index, not a ranking of usefulness — usefulness is decided in §4 by goal.
1.3 The goals
| Goal | What it needs (dominant → secondary) | Scale/time |
|---|---|---|
| G1 Analog & NISQ many-body simulation (physics: gauge theories, spin glasses, thermalization) | count × native connectivity × coherence; no QEC | 102–104 physical, now |
| G2 Error-mitigated utility circuits (100–150 qubits, 103–104 2Q gates; "advantage candidates", certified randomness) | channel quality at scale, shot throughput | 100–150 physical, now–2027 |
| G3 Early fault tolerance (102–103 logical qubits, 105–106 Toffolis: Hubbard models, small catalysts) | logical-qubit count × fidelity; clock secondary | 104–105 physical, 2027–2031 |
| G4 Large-scale fault tolerance (≥103 logical, 109–1010 Toffolis: RSA-2048, FeMoco, P450) | clock × fidelity × count × connectivity | 105–107 physical, 2030s |
| G5 Heuristic optimization / annealing | — (no proven advantage) | now, contested |
| G6 Networking / distributed QC (quantum-internet nodes, inter-module links) | photonic interface rate × fidelity × memory | now–2030 |
| G7 Deployable / sovereign / HPC-embedded systems (racks, no dilution fridge, on-prem) | footprint, power, integration | now |
Resource anchors for G3/G4 (latest credible estimates): RSA-2048 with <106 noisy qubits in <1 week at 10-3 error and 1 µs cycles (Gidney, May 2025); FeMoco/P450 ∼0.5–7×106 physical qubits and days-to-months at µs cycles — becoming years to centuries at millisecond cycles unless offset by parallelism; 8×8 Hubbard ∼1.3×102 logical qubits and ∼3×105 physical, hours (Kivlichan 2020). 2026 updates: ECDLP-256 in minutes with fewer than 0.5 M physical qubits on a planar lattice at 10-3 (Google, Mar 2026 — ~20× below Litinski 2023) [X11]; RSA-2048 with fewer than 100,000 physical qubits using qLDPC codes at 10-3, 1 µs cycles (Iceberg Quantum 'Pinnacle', Feb 2026) [X12]; on reconfigurable neutral atoms, Shor for P-256 in days with 10,000 atoms minimum (26,000 in the time-efficient variant), with RSA-2048 one to two orders of magnitude longer on the same architecture (Cain et al., Mar 2026); the RSA-2048 point on that trade curve is 5.6 days on 19 M qubits at a 1 ms cycle (ISCA 2025) [X13] — the count is no longer the barrier; the clock is. See sources [X1]–[X4].
Cost and energy are not a separate axis here (system power spans 3 kW for a room-temperature atom machine to 12.5 kW for an annealer and tens of kW for a large dilution-refrigerator installation; /qubit is quoted only as a Diraq roadmap target of < 1); they enter through G7 and axis E. A reader pricing a deployment should add them explicitly.
2Platform profiles — demonstrated vs. intended
Legend: [D] demonstrated/published · [C] company claim without peer-reviewed data · [R] roadmap. Scores follow §1.2 anchors; "[D]/[R]" gives demonstrated / roadmap-if-held.
2.1 Superconducting circuits (transmons, fluxonium)
Demonstrated [D]. - Channel at scale: Google Willow (105 q): mean 1Q 99.97%, 2Q 99.88%, readout 99.5%, mean T1 68 µs, QEC cycle 1.1 µs [S1][S2]. IBM fleet EPLG (error per layered gate, full-width) 3.7×10-3 typical, best 1.9×10-3 on ibm_boston (July 2026) [S3][S4]. Zuchongzhi 3.0 (105 q): 2Q 99.62%, readout 99.13% [S5]. Rigetti Cepheus-1-108Q (12 chiplets): median 2Q 99.1% [C] [S6]. Records: IQM tunable-coupler CZ 99.93% over 40 h and Toshiba double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns [S7]; fluxonium 2Q record CNOT 99.94% in 60 ns (Manucharyan group, PRX Quantum 6, 010349), above MIT's 99.922%, which is an RL-optimised mean [S8]. Dominant errors: 2Q gates (~40% of the colour-code budget), leakage, TLS drift, quasiparticle bursts about hourly on Willow [S9]. - Fault tolerance: d=7 surface code, Λ=2.14, memory 2.4× best physical, real-time decoding 63 µs latency at d=5 [S2]; colour code Λ3/5=1.56, lattice-surgery teleportation, magic injection >99% [S9]; magic-state cultivation fidelity 0.9999(1) with 8% acceptance [S10]; RL-steered calibration during QEC, record d=7 logical error 7.72×10-4/cycle (July 2026) [S11]. China: USTC 107-qubit processor (reported as Zuchongzhi 3.2; the PRL does not name it) d=7 below threshold, Λ=1.40 [S12]; USTC logical CNOT between d=3 patches (fidelity 0.643, no post-selection) [S13]; Zhejiang 125-q lattice surgery [S14]. IBM: 70 "logical" qubits in an error-detecting spacetime code, 468 T gates (July 2026) — a mitigation-class result, not fault tolerance [S15]; Relay-BP decoder for the [[144,12,12]] gross code on FPGA <1 µs/cycle (simulation) [S16]. - Scale/modularity: Nighthawk 120 q square lattice, 5,000 2Q gates per circuit [S17]; IBM Loon (c-couplers, multilayer routing) fabricated and two coupled cryogenic cells (Aug 2026) [C] [S18]; Rigetti's chiplet tiling is the only shipped multi-chip system and shows the fidelity cost of tiling (99.6%→99.1%) [S6]; Fujitsu/RIKEN 256 q with 3D-stacked cells [S19]. Cryo-integrated control: SEEQC SFQ digital control of qubits at millikelvin temperature, 1Q fidelities >99% and up to 99.9% (Nature Electronics, Mar 2026); the 5-qubit / nW-per-qubit / no-quasiparticle-poisoning details are from SEEQC's press coverage [C] [S20]; SEEQC–IBM SFQ integration under QBI (announced June 2025) [S21]; Google absorbed Atlantic Quantum for its cold-stage control stack [S22]. - Commercial: IBM 10 B commitment (June 2026) [S23]; IQM Nasdaq listing, 23 systems sold [S24]; OQC £260 M Series C [S25]; Rigetti ~570 M cash [S26]; Google Willow by proposal only [S27]. DARPA QBI Stage B: IBM is the only transmon vendor; Google (which joined Stage A only in Sept 2025), Rigetti and Atlantic Quantum were not on the Nov-2025 Stage-B list — DARPA says further teams may still enter [S28].
Justified intentions [R]. IBM: Kookaburra (first qLDPC memory + logic module) 2026 — slipped one year from the 2023 roadmap; Cockatoo (L-couplers between modules) 2027; Starling 2029: 200 logical qubits, 108 gates; Blue Jay 2033: 2,000 logical, 109 gates [S29]. Track record: Heron r3, Nighthawk r1 and the decoder came on or ahead of time; the "quantum advantage by end-2026" claim rests on IBM's own definition. Google: six-milestone roadmap, next is the "long-lived logical qubit" (10-6); "commercially relevant" by end of decade [S1]. Rigetti: 108 q at 99.5% slipped from end-2025 to "later 2026" [S30]. IQM: 150-q Halocene at 99.7% (late 2026), FT 2030 [S31]. Fujitsu: 1,000 q in 2026 (unconfirmed), 250 logical FY2030 [S19].
Bottlenecks. Λ≈1.4–2.1 is too small: from 7.7×10-4 at d=7 with Λ≈2, reaching 10-6 requires d≈25 and >103 physical qubits per logical qubit unless physical errors fall well below 10-3. Readout (∼10-2 at scale) is the weakest link. Logical two-qubit gates exist only at d=3. No qLDPC memory has run on hardware — as of 3 Sep 2026 Kookaburra is not delivered and no gross-code/bivariate-bicycle result exists on IBM hardware (the only BB-code hardware runs are IonQ's 4-logical-in-18-ion memory, reported as [[18,4,3]], and Zhejiang's 32-qubit [[18,4,4]] at 8.9%/cycle) [S32]. Google has published no successor to Willow and no multi-chip result; the July-2026 record paper reports no Λ for the d=7 run [S33]. Fujitsu's 1,000-qubit machine is scheduled for fiscal 2026 (Apr 2026–Mar 2027), not yet launched [S34]. Per-qubit coax/flex wiring persists; cryo-CMOS/SFQ demos are ≤5 qubits. No cross-module QEC anywhere.
Scores. A 3 · B 5 · C 4 · D 4 · E 4 · F 4 → 24/30 [D]; [R] adds mainly on A (0.1%→0.05% targets) and C (modules).
2.2 Bosonic superconducting codes: cat, GKP, dual-rail erasure
Demonstrated [D]. - Cats: bit-flip times of 430 s (Alice & Bob Boson 4), mean 44 min on the 12-cat "Helium 2" chip (preliminary, Sept 2025), 22 s for a squeezed cat [B1][B2]; AWS Ocelot: 5 cat + 4 ancilla + 5 buffers, repetition code d=3 1.75% at |α|2=1 → d=5 1.65% at |α|2=1.5 per 2.8-µs cycle — two points at different mean photon numbers, not a distance scan, because the phase-flip is 9.6(4)×10-2 per CX at n̄=2 (bit-flip 3.5(4)×10-3) and the bias is only >25 under the gate, >30 idle [B3]. No cat–cat CNOT has been demonstrated (AWS's July 2026 CNOT is theory) [B4]. - GKP: Nord Quantique single-mode GKP: T1=360 µs, logical error 8.1×10-3/round, SPAM <10-3 with survival 0.24×0.39 (heavy post-selection) [B5]; Yale/Google GKP qudits beyond break-even (gain 1.8–1.9) [B6]. Best bosonic memory gain anywhere ≈2.3 — nothing resembling Λ scaling. - Dual-rail erasure: Yale/QCI (now D-Wave) cavity dual-rail CZ ~500 ns, erasure 0.53%/gate, remaining post-selected Pauli error <0.1% (0.12% bound at depth), bit-flips ∼10-6, SPAM ~0.02% (Nature, Aug 2026) — gate-level erasure fraction ≈80% [B7]; AWS transmon dual-rail: 384-ns erasure check, residual 6×10-4, bias 42 [B8]; 8-qubit Aqumen Seeker shipped (2024) [B9]. - Commercial: Alice & Bob Series B extension with NVentures, French GENCI bought the first "Helium" (June 2026) — no logical-qubit performance data published for the 18-cat system; not selected for QBI Stage B [B10][B11]. Nord Quantique: QBI Stage B, 1.4 B valuation (May 2026) [B12]. D-Wave acquired QCI for 550 M (Jan 2026) [B13].
Justified intentions [R]. Alice & Bob: Graphene 2030 — 2,000 cats / 100 logical / 10-6, requiring ≥13-min bit-flip during CNOT [B14]. Nord Quantique: 100+ logical by 2029, "1:1 physical:logical" [B15]. D-Wave/QCI: 17 qubits 2026, 181 in 2028, 10 logical 2030, 100 logical 2032, target Λ=10 [B16].
Bottlenecks — are the "100–1000× fewer qubits" claims holding? No, not yet. The headline estimates (126,133 cats for ECC-256 in 9 h; 758 cats for 100 logical qubits) assume 0.1\% phase-flip per cycle at n̄≈19; measured phase-flip per cycle is ∼10-1 — two orders of magnitude off. Bias-preserving cat–cat gates: undemonstrated. Erasure qubits are the credible part of this family: 82–90% erasure fraction with 10-3 residual Pauli is a good channel, but false-negative rates (1.5–8%) and ancilla transmons dominate the budget, and the marketed "99.9%" is post-selected.
Scores. A 2 · B 5 · C 1 · D 2 · E 3 · F 2 → 15/30 [D]; [R] if phase-flip falls 100×: A→4, D→4.
2.3 Trapped ions
Demonstrated [D]. - Channel at scale: Quantinuum Helios (98 Ba⁺): 1Q 2.5×10-5, 2Q 7.9×10-4, SPAM 3.3–4.8×10-4, leakage 1.1×10-5/Clifford, all-to-all via ring + junction, 8 zones [I1]. H2 (56 q): QV 225 [I2]. IonQ Forte (36 q): 2Q 0.4%, SPAM 0.5% [C] [I3]; its laser (MS) gates take 550–883 µs (median 672 µs) on 30+-ion chains, 1Q 110 µs [I27]; Tempo publishes only '99.9% fidelity' and #AQ 64 with no gate times [C]. Oxford Ionics' electronic gate lasts 225.8 µs (2025) / ≈120 µs (2024) [I4]. Records: 2Q 8.4×10-5 with electronic (laser-free) gates, no ground-state cooling (IonQ/Oxford Ionics, Oct 2025) [I4]; 1Q 1.5×10-7 (Oxford) [I5]; hour-scale memory [I6]. - Fault tolerance: Helios: 48 error-corrected logical qubits ([[80,48,4]]) with logical gate error ∼1×10-4 vs 8×10-4 physical, logical SPAM <8×10-6, 94 error-detected qubits in a GHZ state, 64-logical-qubit XY simulation (3.2% acceptance at depth) [I7]; logical teleportation 99.82% [I8]; magic states in [[6,2,2]] at 7×10-5 infidelity [I9]; FT QAOA/HHL with a Steane-code T gate at 2.6×10-3 [I10]. IonQ: nine codes on 40 ions, including a bivariate-bicycle qLDPC memory of 4 logical qubits in 18 ions (reported as [[18,4,3]]; the abstract gives no code notation) at break-even (3.95 ± 0.68 s vs 3.3 ± 0.9 s physical), with leakage post-selection [I11]. No Λ-type distance scaling on any ion system. - Speed: Helios 2Q gate ~70 µs but ~55 ms per full-width layer (sorting, transport, cooling dominate); transport ≈60% of runtime on H2 [I1][I12]; IonQ assumes 1–5 ms syndrome cycles [I13]. - Scale/modularity: Quantinuum grid trap with 2.5 kHz ion exchange; junction transport at 4 m/s [I14]; Oxford distributed QC over a 2-m photonic link: remote Bell 96.9% at 9.7 s⁻¹, teleported CZ 86% [I15]; 250 s⁻¹ (Duke/Maryland) [I16]. Tsinghua 512-ion 2D crystal (analog) [I17]. - Commercial: Quantinuum 600 M at 10 B (Sep 2025), IPO June 2026 (1.68 B, Nasdaq QNT), cash 2.1 B, four Helios systems [I18][I19]; IonQ 3 B equity raised in 2025, acquisitions of Oxford Ionics (1.075 B), Lightsynq, ID Quantique, Vector Atomic, SkyWater foundry (1.8 B, announced Jan 2026, closed July 2026) [I20][I21]; Quantum Art 140 M Series A (Israel) [I22]; eleQtron €57 M; AQT rack-mounted, QV 32,768 [I23]. QBI Stage B: Quantinuum and IonQ [S28].
Justified intentions [R]. Quantinuum: Sol 2027 (192 physical, ~100 logical, 2D grid trap fabricated by Honeywell, in validation) → Apollo 2029 (thousands physical, hundreds logical, 10-6–10-10) [I24]; "near five-nines logical fidelity with a novel code family" claimed on the Q2-2026 call, paper not yet public [I25]. Track record: strong — QV 10×/year promise met, Helios launched on schedule. IonQ: 256 q at 99.99% (slipped to H1 2027), 10,000 on one chip 2027, 2 M physical / 40–80 k logical by 2030 [I26]. Track record: the 2020 roadmap promised 4,000 qubits by 2026 (missed ~40×); the 99.99% gate is real, the 100→10,000 jump has no published 2D-trap heating, gate-time or interconnect data.
Bottlenecks. Clock: 103–105× slower than superconducting per layer; transport and cooling, not gates, set throughput. High-rate code demos discard 75–97% of shots at depth. 2D scaling unproven at product scale (Sol is the first test). Interconnects at 10–250 s⁻¹ vs ∼104 s⁻¹ needed. Optical complexity (Helios ≥7 laser wavelengths, 1,228 electrodes) — electronic gates remove lasers but have no published gate time at scale.
Scores. A 5 · B 2 · C 3 · D 4 · E 3 · F 3 (Quantinuum 4 / IonQ 2) → 20/30 [D]; [R] Sol/Apollo would lift C→4, B→3 (2× speed-ups per generation).
2.4 Neutral atoms (Rydberg tweezer arrays)
Demonstrated [D]. - Channel: CZ 99.854% raw / 99.941% loss-post-selected stable over 10 h (Harvard, Apr 2026) [N1]; 99.72/99.40% (Atom Computing, Yb) [N2]; 99.71% (Caltech, Sr) [N3]; QuEra Gemini spec 2Q 99.2% global [N4]. Non-destructive readout 0.46% bit-flip + 0.24% loss [N5]; hyperfine T2 1.3 s, 12.6 s in a 6,100-atom Cs array [N6]. Dominant error: atom loss (>80% of leakage events) — detectable, hence erasure-convertible; Rydberg decay 0.05–0.1%; a 2026 review argues the standard CZ scheme saturates near 99.9% without new gate physics [N7]. Erasure conversion demonstrated in metastable Yb (Princeton) and Sr (Caltech), with [[4,2,2]] logical teleportation under erasure-biased noise (Nature Physics, June 2026) [N8][N9]. - Scale: 448 atoms under full fault-tolerant control [N5]; >3,000 qubits maintained >2 h with continuous reloading (300,000 atoms/s reloaded into tweezers, 30,000 initialised qubits/s) [N10]; 6,100-atom Cs array with 12.6-s coherence [N6]; 11,000 Rb atoms trapped in 18,225 metasurface tweezers (Tsinghua, June 2026; no gates) [N11]; Atom Computing 1,225-site Yb array; Pasqal 1,024 atoms [C]. - Fault tolerance: Harvard/MIT/QuEra 448-atom architecture (Nature, Nov 2025): surface codes d=3→5 with 2.14× suppression in a 4-round circuit (not long memory), [[7,1,3]], [[15,1,3]] with transversal T, [[16,6,4]] with up to 96 logical qubits active, hundreds of logical teleportations, mid-circuit qubit reuse [N5]; logical magic-state distillation (5-to-1, d=3 and d=5 colour codes) [N12]; Atom/Microsoft toric code: ΛZ≈1.9 but ΛX≈1.2 (average 1.30) over 4 cycles, 90 rounds sustained with reloading — but suppression vanished once reloading was included (0.63% vs 0.64%/cycle) [N13]; Microsoft/Atom 24 entangled logical qubits, 28 running Bernstein–Vazirani better than physical (2024) [N14]; Infleqtion 12 logical qubits with loss correction, Shor N=15 [N15]. - Speed: CZ 270 ns, but imaging ~0.5–1 ms and transport ~100s µs give QEC rounds of ~1–4.5 ms [N5][N16]; transversal + correlated decoding (algorithmic fault tolerance: constant syndrome rounds per logical gate) is the compensating theory [N17]; RSA-2048 estimate for a transversal atom architecture: 19 M atoms, 5.6 days at 1 ms cycles [N16]. - Commercial: QuEra 230 M+ Series B expansion, closed 9 Sept 2025 (Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures) [N18]; Atom Computing 300 M+ incl. 100 M US DoC LOI (June 2026) [N19]; Infleqtion NYSE listing Feb 2026 (>550 M) + 100 M DoC LOI [N20]; Pasqal SPAC closed Aug 2026 (~360 M cash, €16.5 M 2025 revenue) [N21]; QuNorth ordered "Magne" (1,225 physical / 50 logical, €80 M) from Atom/Microsoft [N22]; Google opened a neutral-atom hardware track under Adam Kaufman (March 2026) [N23]. QBI Stage B: Atom Computing and QuEra [S28].
Justified intentions [R]. QuEra: Jan-2024 roadmap promised 100 logical qubits in 2026 → now "Libra" 2028 (>256 logical, 10-6, on Braket) and a gigaquop system 2028–29 (>1,000 logical, >20,000 physical per core) — a two-year slip [N24]. Atom/Microsoft: Magne 50 logical qubits at turn of 2026/27, being installed [N22]. Pasqal: 10,000 physical slipped 2026→2028; 100 logical 2029 [N25]. Infleqtion: 30 logical 2026, >50 logical Illinois system 2027, 1,000 by 2030 [N15]. Google: QEC-focused, no commercial date.
Bottlenecks. The millisecond cycle (103× slower than superconducting) is the single structural disadvantage; decoders must keep up in real time. Below-threshold operation shown only in short circuits — no long-memory Λ>2 with reloading yet. Scale-with-quality gap: 11,000 trapped vs 448 with logical control. Laser power, SLM/AOD bandwidth (10 MHz refresh insufficient above ~104 qubits), multi-core interconnects unproven.
Scores. A 4 · B 2 · C 4 · D 4 · E 4 · F 3 → 21/30 [D]; [R] Libra/Magne would lift D→5, C→5.
2.5 Photonic (linear-optical / fusion-based / continuous-variable)
Demonstrated [D]. - Components (excellent): PsiQuantum Omega (300-mm GlobalFoundries): purity 99.5%, HOM 99.5%, fusion Bell fidelity 99.22%, chip-to-chip Bell 99.72% over 42 m, waveguide loss 0.5 dB/m, 2 K [P1]; USTC quantum-dot source 71.2% system efficiency — first above the 2/3 loss-tolerance threshold [P2]; Xanadu edge-coupling 0.085 dB/facet (June 2026) [C] [P3]. - Systems: Xanadu Aurora — 35 chips, 12 modes per 1 MHz cycle, a 12×N cluster state generated for 2 h, at ~14 dB total loss, no error-corrected computation [P4]; on-chip GKP state at 0.62 dB effective squeezing vs ~10 dB needed [P5]; Jiuzhang 4.0 boson sampling, 3,050 photon clicks (Nature, May 2026) — non-universal, contested by loss-exploiting classical algorithms [P6]; Quandela 12-qubit Belenos/Lucy delivered to CEA (Oct 2025) [P7]; QuiX 8-qubit universal MBQC subsystems delivered to DLR (July 2026), commissioning pending [P8]. - Fault tolerance: no photonic logical qubit exists. Xanadu states its loss is 24× above threshold in 2026, targets 1× in 2030 [P9]. Theory: fusion-based QC tolerates 2.7% per-photon loss with 6-ring resource states, up to 17% with 168-qubit resource states nobody can make [P10]. - Commercial: PsiQuantum 1 B Series E at 7 B (Sep 2025) [P11], DARPA QBI Stage C via US2QC: 31.8 M + 125 M expanded (July 2026) for validation of BTO switches, packaging and cryogenics [P12]; Brisbane site changed and groundbreaking slipped to June 2026, cryoplant 2H 2027 — the "useful by end-2027" target is at risk; CEO change Feb 2026 [P13]. Xanadu SPAC closed Mar 2026 (~302 M, 40% below plan), CAD 195 M Canadian factory funding (Aug 2026), first quantified roadmap 31 Aug 2026: FT milestone 2028–29, up to 200 logical qubits by 2029, 500 by 2030, 1,000+ by 2031 [P9][P14]. Photonic Inc 200 M at $2 B (T-centres, spin-photon) [P15]; QBI Stage B: Xanadu, Photonic Inc; Quandela Stage A (June 2026) [S28][P16].
Justified intentions [R]. PsiQuantum "before 2033" utility scale; Xanadu 1,000+ logical by 2031; Quandela 50 logical by 2028 (its 2025 first-logical-qubit milestone was missed); ORCA PT-3 (2026) not delivered.
Bottlenecks. Loss is the whole game: every switch costs 0.1–0.2 dB against a total budget of ~0.5 dB; GKP squeezing is 9 dB short; sources are probabilistic, forcing multiplexing depth ~10; thousands of cryogenic detector channels and MHz–GHz feed-forward are unproven at system level. PsiQuantum has published no 2026 hardware demonstration — its progress is visible only through DARPA V&V contracts.
Scores. A 2 (component-level) · B — (design 4) · C 1 · D 1 · E 3 · F 2 → 9/30 [D] (13 with design-level clock); [R] if loss falls 20×: D→3–4, C→4.
2.6 Semiconductor spin qubits (Si/SiGe, Si-MOS, Ge, donors) and solid-state defects
Demonstrated [D]. - Channel: 1Q up to 99.97% (Diraq/imec 300 mm), 2×10-4 mean over 18 exchange-only qubits (HRL) [Q1][Q2]; 2Q 99.04–99.56% on foundry 300-mm devices (Diraq/imec, Nature Sep 2025) [Q1]; 99.90% donor nuclear-spin CZ (SQC) [Q3]; CZ between moving spins 98.86% (Delft, May 2026) [Q4]; 1 K operation at 98.9% 2Q [Q5]. Readout 1–100 µs; no erasure channel. Dominant errors: residual ²⁹Si, charge noise, and — per HRL — ~80% of CNOT error is extrinsic control/calibration [Q2]. - Scale: 18-qubit Ge array at identical voltages (Groove/QuTech), 18 EO qubits from 54 dots (HRL), 12 (Intel Tunnel Falls), 10-qubit 2D Ge lattice; conveyor-mode shuttling 10 µm at 99.5% [Q6]; 8-qubit imec device with exchange working in only 1 of 4 pairs [Q7]. - Fault tolerance: HRL: d=5 repetition code, 200 rounds, Λ5/3=4.7, [[4,2,2]] logical fidelity 0.95 (post-selected), all sequenced by a 4-K cryo-CMOS controller with no room-temperature real-time electronics (Nature, July 2026) [Q2]; donor [[4,2,2]] universal gate set (SUSTech) [Q8]. No below-threshold logical memory on any spin platform. - Manufacturing: Intel 300 mm EUV (>24,000 devices/wafer, 96% tune-up yield) [Q9]; GlobalFoundries 22FDX (Quantum Motion: 1,024 dots characterised in 5 min; full-stack system at UK NQCC) [Q10]; STMicro FD-SOI (Quobly); mK cryo-CMOS co-located with qubits (UNSW/Diraq, Nature 2025) [Q11]. - Commercial: IBM acquired HRL Laboratories (announced July 2026) to add spin qubits, cryo-CMOS control and packaging to its roadmap [Q12]; Quantum Motion 160 M Series C; Quobly €115 M; Diraq >100 M + 38 M CHIPS LOI; SQC A60 M; QBI Stage B: Diraq, Quantum Motion, SQC, Photonic — four of eleven [S28]. Intel: no new chip since Tunnel Falls; a 12-qubit processor was deployed at Argonne under Q-NEXT (Jan 2026) with Intel stating it will 'scale to hundreds of dots' — the program is alive but without a dated roadmap [Q15]. - Defect qubits (NV/SiV/SnV/T-centre): gate errors <0.1% (Fujitsu/QuTech NV); SiV entanglement over 35 km deployed fibre at ~1 Hz (Harvard); T-centre teleported CNOT between cryostats — network nodes, not processors [Q13].
Justified intentions [R]. Diraq: 150 k physical / 1 k logical by 2029, >2 M physical by 2031 at <$1/qubit — but six weeks earlier its release said "thousands by 2029" (inconsistent messaging) [Q14]. Quobly: millions of qubits 2032. SQC: commercial scale 2033. Quantum Motion: "commercially useful this decade", NQCC delivery on schedule.
Bottlenecks. No device >12 qubits has published all-pairs 2Q fidelities; 2Q plateau at 99–99.6% in foundry devices; readout is slow and sensor-hungry (cycle ~100s of µs); hot operation costs ~1% fidelity; roadmaps are >100× beyond any demonstrated device. The 2026 signal is nonetheless real: HRL's self-sequenced QEC and IBM's acquisition are the first evidence that the CMOS argument is being taken seriously by a hyperscaler.
Scores. A 2 · B 3 · C 2 · D 2 · E 3 (ceiling 5) · F 3 → 15/30 [D]; [R] is the widest spread of any platform.
2.7 Topological (Majorana) qubits
Demonstrated [D]. Single-shot parity readout of one InAs–Al nanowire: 1% assignment error, ms dwell times (Nature, Feb 2025) — with an editor's note that the results do not by themselves establish Majorana zero modes in the devices [T1][T2]. Tetron Z-loop parity lifetime 12.4 ms vs X-loop 14.5 µs (~1000× shorter), preprint July 2025 — other tunings in the same preprint give ~9.3 ms and ~4 µs, so the ~10³ ratio is robust but the point values are not, and the paper attributes the gap to the X loop's larger quasiparticle-capture cross-section, not to flux noise [T3]. "Majorana 2" (arXiv:2606.03884, June 2026): InAs–Pb, ~20-s parity switching time in one wire of one tetron — a parity switching time, not a qubit lifetime; no braiding, no joint-parity/X measurement, no two-qubit operation, no entanglement, no Bell test, no qubit T1/T2 [T4]. Microsoft's blog calls the 20 s a "qubit lifetime" and re-states a 2029 fault-tolerant target [T5]. Independent: QuTech "poor man's" Kitaev-chain parity readout >1 ms and a coherent minimal-Kitaev-chain parity qubit with "only limited protection" (2026) [T6][T7]; Legg's critique became a Nature Matters Arising (June 2026); Microsoft's multi-author reply concedes nothing [T8]. DARPA: US2QC final phase (Feb 2025), not in QBI Stage B [T9].
Justified intentions [R]. "Years not decades" (2025) → "2029" (2026). Given the 2018 retraction, the contested TGP protocol and the absence of any two-qubit result, the roadmap has no demonstrated base.
Assessment. No topological qubit has been demonstrated. What exists is high-fidelity single-wire parity readout in a better material, whose topological origin is contested and untestable until X/Z-comparable lifetimes, two-qubit operations, or independent replication appear.
Scores. A 1 · B — · C 1 · D 1 · E 1 · F 1 → 5/30 [D].
2.8 Quantum annealing and analog machines
Demonstrated [D]. D-Wave Advantage2 GA (May 2025): 4,400+ qubits, Zephyr 20-way connectivity, 12.5 kW [A1]. "Beyond-classical" spin-glass dynamics (Science, Mar 2025) was substantially eroded within weeks by belief-propagation tensor networks (Tindall et al., Science May 2026) and t-VMC (Mauron & Carleo); D-Wave maintains that its largest/most-frustrated instances remain unmatched — unresolved but the classical frontier moved [A2][A3]. Finances: FY2025 revenue 24.6 M; H1-2026 revenue 5.9 M (−67% YoY), CFO resigned Aug 2026 [A4]; pivot to gate model via QCI (§2.2). Analog simulators: Google 69-q analog-digital simulator (beyond-classical only for XEB-style benchmarking) [A5]; QuEra Aquila (256 atoms, on Braket) string-breaking in a gauge theory — no advantage claim [A6]; Quantinuum digital magnetism (Nature 2026) — heuristic claim [A7].
Sober view. No analog machine has solved a scientifically posed problem demonstrably beyond classical reach with an unchallenged claim; the value of analog platforms is as physics instruments (G1) and as stepping stones (QuEra/Pasqal analog → digital).
Scores. Not comparable on A–D (no gate channel); E 4 (mature manufacturing), F 2. Roadmap: 20,000 qubits 2029, 100,000 in 2031 [A4].
3Scoreboards
3.1 Criteria scores (demonstrated, Sep 2026)
Show records · Показать рекорды
| Platform | A Channel at scale | B Logical clock | C Scale w/ quality | D FT progress | E Scaling path | F Roadmap credibility | Maturity index |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Superconducting | 3 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 24 |
| Neutral atoms | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 3 | 21 |
| Trapped ions | 5 | 2 | 3 | 4 | 3 | 3 | 20 |
| Bosonic (cat/GKP/dual-rail) | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 2 | 15 |
| Spin qubits (Si/Ge) | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 15 |
| Photonic | 2 | (4 design) | 1 | 1 | 3 | 2 | 9 (13) |
| Topological | 1 | — | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
| Annealing | n/a | n/a | n/a | n/a | 4 | 2 | n/a |
Profiles by axis (A channel · B clock · C scale · D FT progress · E scaling path · F roadmap credibility). The shape is the information: superconducting is round, ions are tall on A and short on B, atoms mirror ions on C/D, bosonic and photonic are B-only spikes.
The index measures how much of the fault-tolerance stack has been shown to work, not usefulness. Read it together with §3.3 and §4.
Sensitivity. Each cell is a judgment with ±1 uncertainty. The superconducting lead (24) survives any single ±1 change; the neutral-atom/trapped-ion order (21 vs 20) does not — it flips if axis C or F moves one step either way, so treat those two as tied. Axis F mixes vendors inside a platform (Quantinuum ≈ 4, IonQ ≈ 2; QuEra/Pasqal ≈ 2–3 after two-year slips, Atom/Infleqtion ≈ 3–4): read F per leading vendor, not per platform. Every number behind these scores carries a [D]/[C]/[R] tag in §2; a score built mainly on [C] figures (bosonic F, photonic E) inherits that weakness.
3.2 Fault-tolerance primitives — who has shown what
| Primitive | Superconducting | Trapped ions | Neutral atoms | Bosonic | Photonic | Spin |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Below-threshold scaling (Λ) | Λ=2.14 (d=3→5→7); separate 106-cycle real-time-decoded run at d=5; d=7 at 7.7×10-4 | none (concatenation instead) | 2.14× (d=3→5, 4 rounds); ΛZ≈1.9 / avg 1.3 (4 cycles), lost with reloading | repetition-cat "flat" below threshold | none | repetition d=5 Λ=4.7 (bit-flip only) |
| Most logical qubits beyond break-even | 1–2 | 48 corrected / 94 detected | 96 (d=4 blocks) / 28 in algorithm | 1 | 0 | 0 |
| Logical 2Q gates | d=3 lattice surgery (CNOT 0.64); colour-code teleportation | transversal + lattice surgery (0.85–0.98), teleportation 99.8% | transversal CNOTs, hundreds of teleportations | — | — | — |
| Magic states on logical qubits | cultivation 0.9999 (8% accept) | code-switching 5×10-4; [[6,2,2]] 7×10-5 | 5-to-1 distillation on d=3/5 colour codes | — | — | — |
| Real-time decoding | 63 µs at d=5; FPGA <1 µs/round (sim); RL calibration in-loop | in-loop (teleportation); GPU on Helios | offline ML (1.7× gain) | — | detection only | self-sequenced by cryo-CMOS |
| qLDPC on hardware | components (Loon); gross code pending | BB memory at break-even, 4 logical in 18 ions (reported as [[18,4,3]]; leakage post-selected) | theory: 10-13/round at p=10-3 | — | SHYPS codes (theory) | — |
| QEC cycle | 1.1 µs | ~1–5 ms (55 ms/full layer) | ~1–4.5 ms | 2.8 µs | MHz by design | ~100s µs |
3.3 Revealed preferences — how the majors hedge (2025–26)
| Actor | Primary bet | Second bet | Signal |
|---|---|---|---|
| superconducting (Willow, next: long-lived logical qubit) | neutral atoms — new hardware track, Mar 2026 | "superconducting scales in time, atoms scale in space" (Neven) | |
| IBM | superconducting + qLDPC (Starling 2029), $10 B | silicon spin — HRL acquisition, Jul 2026 | wants CMOS density + cryo-CMOS control |
| Microsoft | topological (no qubit yet) | neutral atoms — sells Magne with Atom Computing | revenue comes from the hedge |
| AWS | cat qubits (Ocelot), dual-rail erasure | neutral atoms / ions / SC via Braket, QuEra co-design | hardware-efficient QEC as research, everything else as marketplace |
| NVIDIA | none | NVQLink + investments in Quantinuum, QuEra, Alice & Bob, others | the decoding/control layer is platform-agnostic |
| IonQ | trapped ions | electronic gates (Oxford Ionics) + foundry (SkyWater) + photonic networking (Lightsynq) | vertical integration, ion-only |
| D-Wave | annealing (revenue −67%) | dual-rail erasure SC (QCI, $550 M) | annealing is being abandoned as the growth story |
| DARPA QBI Stage B (11) | atoms ×2, ions ×2, SC ×1, bosonic ×1, spin ×3, spin-photon ×1, photonic ×1 | Stage C: PsiQuantum, Microsoft (via US2QC) | Google, Rigetti, Alice & Bob, Oxford Ionics were not on the Nov-2025 list (DARPA: more teams may still enter) |
The pattern is unambiguous: every deep-pocketed actor pairs one fast platform (superconducting, in some form) with one dense platform (atoms or spins). Nobody pairs two slow platforms. That is the market's estimate of §1.3: speed matters for G4, density for G3.
4Goals × technologies — fit matrix
●●● best fit · ●● good · ● marginal · ○ unsuitable. Left symbol = demonstrated (2026), right = credible trajectory (~2029) where different.
| Goal | Superconducting | Trapped ions | Neutral atoms | Bosonic SC | Photonic | Spin | Topological | Annealing |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G1 Analog / NISQ many-body physics | ●●● | ●● | ●●● | ○ | ● | ○ | ○ | ●● |
| G2 Error-mitigated utility (100–150 q) | ●●● | ●●● | ●● → ●●● | ○ | ● | ○ | ○ | ○ |
| G3 Early FT (102–103 logical) | ●● → ●●● | ●●● | ●●● | ● → ●● | ○ → ● | ○ → ● | ○ | ○ |
| G4 Large-scale FT (RSA-2048, FeMoco) | ●● → ●●● | ● | ● → ●● | ● → ●● | ○ → ●● | ○ → ●● | ○ → ? | ○ |
| G5 Heuristic optimization | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ●● (contested) |
| G6 Networking / distributed QC | ● | ●●● | ●● | ● | ●●● | ●●● (defects) | ○ | ○ |
| G7 Deployable / on-prem / HPC-embedded | ●● | ●●● | ●●● | ● | ●● | ●● | ○ | ●● |
Why the cells are what they are.
- G1. Atoms (Aquila 256, 6,100-atom Cs, gauge-theory string breaking) and superconducting (Google's 69-q analog-digital simulator, Quantinuum's digital magnetism on ions as the runner-up) are the instruments physicists actually use; annealers do genuine spin-glass dynamics but every "beyond classical" claim is under active erosion.
- G2. Superconducting wins on throughput (IBM Nighthawk: 5,000–7,500 2Q gates per circuit, 100 kHz-class shot rates; Q-CTRL 120 q with 104 gates) and ions win on per-shot quality (Helios; certified randomness) but lose on shots/s (~18/s at full width). The 2026 "advantage candidates" (IBM 70-q doped-Clifford, Qedma 74-q Floquet cross-checked on Helios, Google OTOC) all live here.
- G3. This is the ions' and atoms' window: 48 corrected logical qubits today (Helios), 50 (Magne) at the turn of the year, ~100 (Sol) in 2027, >256 (Libra) in 2028 — all with transversal or high-rate codes that superconducting nearest-neighbour lattices cannot use. Superconducting reaches the same count only via qLDPC modules (Kookaburra → Starling 2029). Hubbard-class problems (∼105–106 Toffolis, hours at µs cycles) tolerate a slow clock: at 1 ms cycles they take days-to-weeks, which is acceptable.
- G4. Only the microsecond-class platforms can run 109–1010-Toffoli algorithms in days rather than decades. Superconducting is the only fast platform with demonstrated Λ; bosonic codes, photonics and spins are fast by design but have not shown a logical qubit (photonic, spin) or a working phase-flip budget (cats). Atoms can partially compensate through transversal architectures (19 M atoms, 5.6 days for RSA-2048 in one estimate) — plausible, unproven. Ions at 1–5 ms syndrome cycles with 104-qubit chips that do not yet exist cannot be placed above ● today.
- G5. No platform has a credible optimization advantage: Grover-type speedups are useless on early FT hardware, DQI's advantage is on a contrived problem, QAOA evidence is noiseless simulation ≤40 qubits. Annealing gets ●● only for being deployed and occasionally useful as a heuristic.
- G6. Photonics is the interconnect no matter who wins compute; ions (Oxford's distributed CZ) and defect spins (SiV over 35 km, T-centres) are the demonstrated network nodes; atoms are joining (Atom Computing–Nu Quantum/Cisco); superconducting lacks a microwave-to-optical transducer of useful efficiency.
- G7. Room-temperature racks (AQT, IonQ Tempo, Equal1, ORCA, Quandela) and <4 kW atom systems (Pasqal) versus dilution-refrigerator superconducting — though IQM's 23 delivered systems show on-prem superconducting is a real market.
5Most promising directions
Ranked by expected contribution to a utility-scale fault-tolerant computer by ~2033, weighting demonstrated physics ×2, scaling path ×1, roadmap credibility ×1. "Direction" is deliberately narrower than "platform": within each platform, one specific line of work carries the promise.
1. Superconducting transmons with engineered error structure, qLDPC codes and cold-stage control. The only platform with demonstrated Λ scaling in long memory, a microsecond clock, a 300-mm fab line, modular cryogenics, and a 10 B balance sheet behind a dated roadmap. The specific direction that matters is not "better transmons": it is (a) converting the error channel — dual-rail erasure (D-Wave/QCI, AWS), leakage removal, bias — so that the effective threshold rises 3–4×; (b) qLDPC memory modules (Kookaburra 2026 is the test); (c) real-time decoding and in-loop RL calibration (Google's 3.5× drift robustness); (d) moving control into the cold stage — SFQ (SEEQC at millikelvin temperature, IBM–SEEQC under QBI) and cryo-CMOS (Google/Atlantic Quantum, HRL/IBM) — because the I/O wall, not the qubit, caps the count. Risks: \Lambda\approx2 implies >10^{3} physical per logical; readout at 10^{-2}$; no logical 2Q gate beyond d=3; no cross-module QEC.
2. Neutral atoms with zoned architectures, transversal/algorithmic fault tolerance, and erasure conversion. The best "space" scaling (Neven's phrase): thousands of atoms with second-scale coherence, all-to-all connectivity by transport, the richest logical-operation demonstrations (96 logical blocks, magic-state distillation, hundreds of teleportations), continuous reloading, and an erasure-convertible dominant error (loss). Google's new track, Microsoft/Atom's commercial machines, AWS–QuEra co-design and two QBI Stage-B slots make this the consensus second bet. The direction that matters: erasure-native isotopes (Yb, Sr), transversal + correlated decoding to amortise the millisecond cycle, high-rate qLDPC (rate >1/2 simulated at 10-13/round), and sub-ms imaging/transport. Risks: no sustained Λ>2 with reloading; the 103× clock gap; roadmaps have slipped two years at QuEra and Pasqal.
3. Trapped ions with laser-free electronic gates on 2D chip traps (and QCCD as the near-term product). Highest channel quality at scale (Helios) and the most convincing logical-qubit results today (48 corrected qubits at 10-4 logical gate error; a qLDPC memory at break-even at IonQ). The direction with a real scaling story is Oxford Ionics'/IonQ's electronic gates at 8.4×10-5 without ground-state cooling on foundry chips — removing lasers, the historic scaling blocker — plus SkyWater as an in-house fab, and photonic interconnects. Quantinuum's Sol (2027) is the first product-scale 2D trap. Risks: speed (103–105× per layer), 75–97% post-selection in high-rate demos, interconnect rates 102× short, and IonQ's roadmap (2 M qubits by 2030) has no published 2D-heating or gate-time data.
4. Silicon/germanium spin qubits as the long-horizon manufacturability bet. 2026 was the year the CMOS argument acquired evidence: 2Q >99% on 300-mm imec wafers, HRL's self-sequenced d=5 repetition code (Λ=4.7) under a 4-K cryo-CMOS controller, 18-qubit arrays at identical voltages, spin shuttling at 99.5%, IBM's acquisition of HRL, and four of eleven QBI Stage-B slots. The ceiling (transistor density, <\1$/qubit) is the highest of any platform; the floor (no device >12 qubits with all-pairs 2Q data; readout-limited ~100-µs cycles) is the lowest of the top four. Direction: 2×N tileable cells with shuttling buses, cryo-CMOS co-integration, and isotopically purified 300-mm processes.
5. Photonics: certain as interconnect, high-variance as compute. Component metrics are superb (fusion 99.22%, foundry-scale SiN + BTO + SNSPDs, 300-mm), the money is real ($1 B, QBI Stage C V&V), and modularity for every other platform will run on photonic links. But no photonic logical qubit exists, loss is 10–25× above threshold, GKP squeezing is 9 dB short, and PsiQuantum's 2027 "useful" target is already at risk. Treat as a 2030s option with a binary outcome; watch for the first multi-photon resource state / fusion network demonstration, which would move it two places up.
6. Bosonic codes (cats, GKP, dual-rail) — a direction, not a winner. The erasure half of this family (dual-rail transmons and cavities: 82–90% erasure fraction, 10-3 residual Pauli) is being absorbed by the superconducting mainstream and belongs in direction 1. The cat half has solved bit-flips (hours) and not phase-flips (10-1/cycle vs the 10-3 the resource estimates assume); until a bias-preserving cat–cat CNOT exists, the "100× fewer qubits" claim is a projection. GKP remains post-selected. Nord Quantique's QBI Stage-B slot is the one external validation.
7. Topological qubits — not a qubit yet. Long parity lifetimes in a better material are progress in materials science; without an X-measurement lifetime comparable to Z, a two-qubit operation, or independent replication, there is no basis to rank the platform. Microsoft's own commercial position (selling neutral atoms) is the tell.
8. Quantum annealing — commercially eroding. Classical belief-propagation tensor networks closed most of the 2025 gap; revenue fell 67% in H1 2026; the company bought a gate-model platform. Analog atom/ion/superconducting simulators keep the physics value of G1 without the annealing form factor.
5.1 Cross-cutting directions (technology-agnostic value)
- Error-structure engineering — erasure conversion, noise bias, leakage removal: the one lever that raises thresholds 3–4× without touching gate physics. Every top-four platform now has an erasure program.
- Real-time decoding and in-loop calibration — FPGA/GPU/on-chip decoders at <1 µs/round (Riverlane, IBM Relay-BP, IQM–Zurich Instruments <4 µs end-to-end), RL calibration during QEC (Google), self-sequencing controllers (HRL). NVIDIA's NVQLink makes this a platform-agnostic layer.
- qLDPC and transversal/algorithmic fault tolerance — the overhead reduction from ∼103 to ∼102 physical per logical qubit. qLDPC (bivariate-bicycle) hardware runs: IonQ (4 logical in 18 ions, break-even) and Zhejiang ([[18,4,4]], not break-even). High-rate transversal block codes: Quantinuum and Harvard/QuEra (tesseract [[16,6,4]]). IBM's gross code is the 2026–27 test.
- Cold-stage control integration — SFQ and cryo-CMOS: the I/O wall is the binding constraint for superconducting and spin platforms at 104+ qubits; 2026 delivered peer-reviewed millikelvin SFQ qubit control and the first 4-K cryo-CMOS-sequenced QEC.
- Verification and benchmarking at scale (QCVV) — the 2026 "advantage" claims are all candidate claims explicitly open to classical challenge; certified-randomness, cross-platform cross-checks (Qedma on Heron + Helios), and layer-fidelity-class metrics under full load are what separates a result from a press release.
- Photonic interconnects — for every modular architecture; current rates (10–250 Bell pairs/s) are 102–104× short of logical clock rates.
5.2 Falsifiable watch-list for the next 12–18 months
| Direction | Milestone that would confirm | Milestone that would demote |
|---|---|---|
| Superconducting | sustained Λ≥3 at d≥9 with a logical 2Q gate; a gross-code memory on Kookaburra; SFQ/cryo-CMOS control of ≥50 qubits | Kookaburra slips again; readout stuck at 10-2; Google's next milestone missed |
| Neutral atoms | Λ>2 in a ≥100-round memory with reloading; Magne delivers 50 logical qubits; sub-ms QEC round | Libra slips past 2028; CZ plateau at 99.9% confirmed with no new gate scheme |
| Trapped ions | Sol at 192 q with electronic or ≤99.9% gates in 2D; IonQ 256-q chip at 99.99% commissioned; Λ-type scaling on any ion code | 256-q system slips beyond 2027; Sol heating/transport data disappoint |
| Bosonic | cat phase-flip ≤10-2/cycle at n̄≈10 with a bias-preserving CNOT; dual-rail 17-qubit system with logical error 2× below physical | Helium ships without logical data through 2027 |
| Photonic | a fusion network / multi-photon resource state beyond Bell pairs; loss within 10× of threshold | PsiQuantum 2027 target formally moved; Stage C V&V negative |
| Spin | >20 qubits with all-pairs 2Q ≥99.5% on 300 mm; µs-class readout | Diraq's 2029 numbers revised down again |
| Topological | X-lifetime ≈ Z-lifetime; any two-qubit entanglement | none of the above by end-2027 |
| External | DARPA QBI Stage C selections (expected Q4 2026) | — |
6Method, confidence and known conflicts
- Method. Web research on 2 Sep 2026 across primary sources (arXiv, Nature/Science/PRX/PRL, company newsrooms and roadmap pages, DARPA), with trade press (Quantum Computing Report, The Quantum Insider, HPCwire, PostQuantum) used to locate primaries. Every number in §2–§3 carries a source key; scores in §3.1 and the matrix in §4 are the author's judgment under the §1.2 anchors.
- High confidence: peer-reviewed physical and logical numbers for Google, IBM, USTC/Zhejiang, Quantinuum, IonQ/Oxford Ionics, Harvard/QuEra, Atom/Microsoft, Caltech, AWS, Yale/QCI, PsiQuantum, Xanadu, Diraq/imec, HRL; DARPA QBI rosters; funding events from primary releases.
- Medium confidence: Alice & Bob hour-scale bit-flips (company-labelled preliminary, no paper); Nord Quantique tesseract result (press release only); Quantinuum's "near five-nines logical" claim (earnings call, paper not yet public); IBM Heron r3 medians (dashboard snapshot); Origin Wukong-180 figures (company only); Magne commissioning date (end-2026 vs early 2027).
- Known conflicts: Helios SPAM 4.8×10-4 (arXiv) vs 3.3×10-4 (Nature); Ocelot d=3 1.72% (blog) vs 1.75% (paper); Google surface-code Λ 2.14 (paper) vs 2.31 (blog); Harvard 448-atom "2.14× below threshold" (Nature abstract) vs an early press summary of the arXiv version; Majorana 2 parity time "20 s mean" (Microsoft) vs "characteristic ~20 s" (paper) vs 22 ± 1 s (analysis); Diraq "thousands by 2029" (July 2026) vs "150 k by 2029" (August 2026); Quantinuum IPO valuation $14–17.6 B across sources.
6.1 Open questions checked (status 3 September 2026)
| Question | Finding | Status |
|---|---|---|
| Google successor to Willow / multi-chip result | None published as of 3 Sep 2026: Google's Oct-2025 and Mar-2026 posts still describe Willow (105 q) as the current chip; the July-2026 QEC paper runs on Willow; no inter-fridge or multi-chip result [S33] | closed — negative |
| Λ for the July-2026 record (7.72×10⁻⁴ at d=7) | Not reported: the paper (arXiv:2511.08493 → Nature 655, 879) gives the d=7 LER with AlphaQubit2, the d=5 colour-code LER 8.19×10⁻³, ~20% RL gain and 3.5× drift robustness, but no numeric Λ and no d=3/d=5 surface-code LERs [S33] | closed — value does not exist |
| Kookaburra / Loon hardware in 2026 | Kookaburra not delivered; roadmap page still lists it for 2026; Loon 'demonstrates all key components' with no performance numbers; Nighthawk r2 expected at 25× Heron throughput (future tense); no gross-code hardware result [S32] | closed — pending |
| Fujitsu 1,000-qubit launch | Scheduled for fiscal 2026 (Apr 2026–Mar 2027) at Fujitsu Technology Park; no architecture or fidelity disclosed; not launched [S34] | closed — pending |
| IQM / OQC in DARPA QBI | Neither appears on any DARPA Stage A/B roster nor in the 2026 QBIT selections [X14] | closed — negative |
| IonQ laser-gate durations, Tempo fidelities | Forte: MS gates 550–883 µs (median 672 µs), 1Q 110 µs, SPAM 0.5% [I27]; Tempo: '99.9% fidelity', #AQ 64 in a 64-ion chain, no gate times; Oxford Ionics electronic gate 225.8 µs (2025), ≈120 µs (2024) [I4] | closed |
| planqc 2025–26 metrics | No hardware-metric release since the Oct-2024 1,200-atom register; DLR 100-qubit system targeted spring 2027, LRZ 1,000-qubit (2×500) 'circa 2027'; €2.3 M grant Mar 2026, no equity round [N26] | closed — slipped |
| Intel posture | Program alive without a roadmap: 12-qubit Tunnel Falls deployed at Argonne (Jan 2026), 'scale to hundreds of dots'; quantum page unchanged since Aug 2025; no successor chip, no exit statement [Q15] | closed |
| 18th QBI Stage-A company | DARPA's page still reads '17 of the 18 companies have been announced; one is still in negotiation'; the 18th has never been named. Stage A roster: 15 on 3 Apr 2025 + QuEra (29 Apr) + Google (9 Sep 2025); DARPA counts '20 companies evaluated' incl. Microsoft and PsiQuantum (US2QC) [X14] | closed — unnamed by DARPA |
| Gidney RSA-2048 update in 2026 | No revision by Gidney/Ekerå; three other 2026 estimates: Pinnacle (qLDPC) < 100 k physical qubits [X12]; Google ECDLP-256 < 0.5 M qubits in minutes [X11]; neutral-atom Shor with ~10⁴–2.6×10⁴ reconfigurable atoms (P-256 in days, RSA-2048 1–2 orders longer) [X13] | closed — superseded by three papers |
| DARPA QBI Stage C selections | None as of 3 Sep 2026 beyond the two US2QC performers (PsiQuantum, Microsoft). Stage B is 'yearlong' from Nov 2025; DARPA's 2025 Q&A gives Stage B ≈ 12 months and Stage C ≈ 36 months, implying decisions in late 2026 / early 2027; no official date [X14] | closed — pending |
| Quantinuum 'near five-nines logical' paper | Still no arXiv preprint; the Q2-2026 release restates the claim and gives Helios 2Q 99.921% [I25] | open (company claim) |
7The technology graph — nodes, coordinates, edges, and what the graph says on its own
7.1 Construction rules
Nodes are technologies, not platforms. A technology enters the graph if it is self-contained (replaceable without touching the rest of the stack) and principled (its replacement shifts at least one of the four outputs — error channel, clock, count-with-quality, scaling path — by an order of magnitude). A platform is a path: one node per layer through the ten-layer stack (carrier → encoding → gate mechanism → connectivity/transport → control → readout → code → decoder → interconnect → manufacturing). Alternates within a slot are listed; the first is the primary.
Seven coordinates per node (design space, stable): (a) carrier-nature affinity on the natural ↔ fabricated spectrum (photon = natural particle in engineered modes; donor/defect = intermediate; carrier-agnostic = neutral); (b) the characteristic time the node imposes (log-scale) with the entangling flag deterministic / probabilistic-heralded; (c) measurement mechanism with time bound, destructiveness and mid-circuit capability; (d) mobility/connectivity mechanism; (e) control modality and placement (room temperature / 4 K / millikelvin / in-vacuum); (f) dominant error structure as the code sees it; (g) manufacturing technology. A coordinate is a property that does not move as records improve; anything that moves with records (fidelity, Λ, counts, cycle times, QBI stage, funding) is an evaluation-space attribute — dated, sourced, attached to the node, never used for position. Actors and goals are annotations on paths.
Five edge types: requires/provides (inter-layer dependency; either-or dependencies are flagged and only count where realised in a path), alternatives (two technologies that can fill the same slot of a layer; the relation is symmetric and does not mean exclusion — a platform may combine both across modules or hierarchy levels, e.g. surface-code processing with gross-code memory), conflicts (the two work together only with a mitigating element or a change in a third layer; every conflict edge carries the mechanism, the measured price, the mitigation, a status — open / mitigated / bypassed — and a dated source, see 7.10), transfers (the same node in several platform paths), defines (node → one of the four outputs, each carrying a source, a date and a number).
Clock is not a coordinate. Per path it is derived as the length of one syndrome-extraction round, t_round = d₂·(t_2Q + t_move) + d₁·t_1Q + t_meas + t_reset, where d₂ and d₁ are the two- and one-qubit gate layers of the path's code (from the code node), t_2Q and t_meas come from the gate and readout coordinates, t_1Q, t_move (transport between gate layers, mobile platforms only) and t_reset from standard records; the measured QEC cycle is shown next to it as a check. Two further clocks are derived from the same records: the reaction time (measurement → conditioned operation; the published loop where one exists, else readout + decode latency as a floor) and operations per coherence T₂/t_2Q, with the idle exposure per round t_round/T₂ compared against the measured idle error.
Off-diagonal test (the map's own term; "off-diagonal" is borrowed from matrix language, not from the literature of the field). Along the natural–fabricated axis, coordinates correlate: natural carriers default to optical room-temperature control, transport connectivity, loss-type errors, slow fluorescence readout, optical/MEMS assembly; fabricated carriers default to microwave/electrical room-temperature control, static nearest-neighbour wiring, Pauli/leakage errors, fast dispersive/charge readout, lithography. A node is off-diagonal when, in the path that uses it, it breaks that correlation: natural carrier + microwave control; fabricated + far connectivity; fabricated + erasure; fabricated + cold-stage control or decoding; solid-state carrier + photonic interconnect; natural + sub-µs gate; natural + ≤ 30 µs readout; natural + semiconductor/photonic-chip fabrication. Hubs are nodes whose dependency reach (own paths plus paths of nodes that require them) spans ≥ 3 carrier families, or ≥ 2 families for a technology that reached hardware in 2023 or later. Empty slots are nodes with no demonstrated technology, or path slots with nothing in them.
Validity criterion. The graph must reproduce the promising directions of §5 as the set S = off-diagonal ∪ hubs ∪ empty slots — it does not receive them as input. The test is only as independent as the off-diagonal patterns, which encode the natural/fabricated correlation; its real information is in the residuals: prose claims the graph does not support, and graph findings the prose missed (§7.8).
7.2 Node table (96 technologies × 7 coordinates)
| # | Layer | Technology | (a) carrier affinity | (b) time · entangling | (c) readout | (d) mobility | (e) control · placement | (f) error structure | (g) manufacturing | status · since |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 Carrier | Bosonic cavity mode cavity |
fabricated | 316 ns; deterministic | dispersive microwave; 1 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | shared bus (motional / cavity) | microwave @ room temperature | loss (erasure), biased | 3D machined cavities | demonstrated · 2013 |
| 2 | 1 Carrier | Fluxonium fluxonium |
fabricated | 50.1 ns; deterministic | dispersive microwave; 316 ns; destructive=no; mid-circuit=yes | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | stochastic Pauli, coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2009 |
| 3 | 1 Carrier | rf-SQUID flux qubit (annealer) fluxq |
fabricated | 3.16 ns; n/a | dispersive microwave; 1 µs; destructive=no; mid-circuit=no | long-range static couplers | low-frequency electrical @ millikelvin stage | stochastic Pauli, coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2011 |
| 4 | 1 Carrier | Majorana parity (InAs–Pb tetron) majorana |
fabricated | 1 µs; deterministic | rf quantum capacitance (parity); 100 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | unknown / contested | III-V MBE heterostructures | emerging · 2025 |
| 5 | 1 Carrier | Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) qd_spin |
fabricated | 50.1 ns; deterministic | spin-to-charge + rf reflectometry; 6.31 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | coherent / calibration, stochastic Pauli, leakage | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2012 |
| 6 | 1 Carrier | Transmon transmon |
fabricated | 10 ns; deterministic | dispersive microwave; 316 ns; destructive=no; mid-circuit=yes | static NN wiring | microwave @ room temperature | leakage, stochastic Pauli, correlated bursts, coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2007 |
| 7 | 1 Carrier | Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) defect |
intermediate / carrier-agnostic | 1 µs; deterministic | fluorescence (PMT/SNSPD); 100 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | flying qubits (photons) | optical @ room temperature | stochastic Pauli, loss (erasure) | diamond growth / implantation | demonstrated · 2004 |
| 8 | 1 Carrier | Donor spin (P in ²⁸Si) donor |
intermediate / carrier-agnostic | 1 µs; deterministic | spin-to-charge + rf reflectometry; 10 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | stochastic Pauli | STM hydrogen lithography | demonstrated · 2012 |
| 9 | 1 Carrier | Single photon (discrete variable) photon |
photon (natural particle, engineered modes) | 100 ns; probabilistic / heralded | single-photon detection; 10 ns; destructive=yes; mid-circuit=no | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2001 |
| 10 | 1 Carrier | Squeezed light mode (CV) squeezed |
photon (natural particle, engineered modes) | 1 µs; probabilistic / heralded | single-photon detection; 10 ns; destructive=yes; mid-circuit=no | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | Gaussian (small-shift), loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2012 |
| 11 | 1 Carrier | Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native ae_atom |
natural | 251 ns; deterministic | fluorescence imaging (camera); 501 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | physical transport | optical @ room temperature | erasure-convertible, loss (erasure) | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2019 |
| 12 | 1 Carrier | Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer alkali |
natural | 251 ns; deterministic | fluorescence imaging (camera); 501 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | physical transport | optical @ room temperature | loss (erasure), leakage, coherent / calibration | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2016 |
| 13 | 1 Carrier | Trapped atomic ion ion |
natural | 63.1 µs; deterministic | fluorescence (PMT/SNSPD); 10 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | physical transport | optical @ room temperature | coherent / calibration, leakage, stochastic Pauli | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 1995 |
| 14 | 2 Encoding | Bare two-level subspace enc_bare |
fabricated | — | — | — | — | leakage | — | demonstrated · 2007 |
| 15 | 2 Encoding | Cat-code encoding (biased noise) enc_cat |
fabricated | — | — | — | — | biased | — | demonstrated · 2020 |
| 16 | 2 Encoding | Exchange-only / singlet-triplet spin encoding enc_eo |
fabricated | — | — | — | — | leakage, coherent / calibration | — | demonstrated · 2013 |
| 17 | 2 Encoding | Fermion-parity encoding (tetron) enc_parity |
fabricated | — | — | — | — | unknown / contested | — | theory / design only · 2025 |
| 18 | 2 Encoding | GKP grid encoding enc_gkp |
hybrid (fabricated host) | — | — | — | — | Gaussian (small-shift) | — | emerging · 2020 |
| 19 | 2 Encoding | Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding enc_spin_ld |
hybrid (fabricated host) | — | — | — | — | coherent / calibration, stochastic Pauli | — | demonstrated · 1998 |
| 20 | 2 Encoding | Dual-rail (erasure) encoding enc_dualrail |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | — | — | erasure-convertible | — | demonstrated · 2023 |
| 21 | 2 Encoding | Time-bin / path photonic encoding enc_timebin |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | — | — | loss (erasure) | — | demonstrated · 1999 |
| 22 | 2 Encoding | Hyperfine / clock-state qubit enc_hf |
natural | — | — | — | — | stochastic Pauli, leakage | — | demonstrated · 1995 |
| 23 | 2 Encoding | Metastable ('omg') erasure encoding enc_omg |
natural | — | — | — | — | erasure-convertible | — | emerging · 2023 |
| 24 | 3 Gate mechanism | Analog annealing evolution g_anneal |
fabricated | 3.98 ns; n/a | — | long-range static couplers | low-frequency electrical @ millikelvin stage | coherent / calibration, stochastic Pauli | superconducting lithography | demonstrated · 2011 |
| 25 | 3 Gate mechanism | Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) g_bos |
fabricated | 501 ns; deterministic | — | shared bus (motional / cavity) | microwave @ room temperature | erasure-convertible, biased, stochastic Pauli | 3D machined cavities | demonstrated · 2018 |
| 26 | 3 Gate mechanism | Bias-preserving cat–cat CNOT g_catcnot |
fabricated | —; deterministic | — | shared bus (motional / cavity) | microwave @ room temperature | biased | superconducting lithography | empty slot — no technology yet · — |
| 27 | 3 Gate mechanism | Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave) g_cr |
fabricated | 316 ns; deterministic | — | static NN wiring | microwave @ room temperature | coherent / calibration, stochastic Pauli | superconducting lithography | demonstrated · 2011 |
| 28 | 3 Gate mechanism | Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) g_elec |
fabricated | 200 µs; deterministic | — | shared bus (motional / cavity) | microwave @ room temperature | stochastic Pauli, coherent / calibration | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 2024 |
| 29 | 3 Gate mechanism | Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) g_exch |
fabricated | 100 ns; deterministic | — | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | coherent / calibration, stochastic Pauli, leakage | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2018 |
| 30 | 3 Gate mechanism | Measurement-based Majorana gate g_mbq |
fabricated | —; deterministic | — | static NN wiring | low-frequency electrical @ room temperature | unknown / contested | III-V MBE heterostructures | empty slot — no technology yet · — |
| 31 | 3 Gate mechanism | Tunable-coupler CZ / iSWAP g_tc |
fabricated | 39.8 ns; deterministic | — | static NN wiring | microwave @ room temperature | coherent / calibration, leakage, stochastic Pauli | superconducting lithography | demonstrated · 2014 |
| 32 | 3 Gate mechanism | Microwave / optical spin gates (defect centres, 1Q spins) g_mwspin |
intermediate / carrier-agnostic | 1 µs; deterministic | — | static NN wiring | microwave @ room temperature | stochastic Pauli, coherent / calibration | diamond growth / implantation | demonstrated · 2004 |
| 33 | 3 Gate mechanism | CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops g_cv |
photon (natural particle, engineered modes) | 1 µs; deterministic | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | Gaussian (small-shift), loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2020 |
| 34 | 3 Gate mechanism | Linear-optical fusion (heralded) g_fusion |
photon (natural particle, engineered modes) | 100 ns; probabilistic / heralded | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2005 |
| 35 | 3 Gate mechanism | Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) src_resource |
photon (natural particle, engineered modes) | —; probabilistic / heralded | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | empty slot — no technology yet · — |
| 36 | 3 Gate mechanism | Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate g_ms |
natural | 63.1 µs; deterministic | — | shared bus (motional / cavity) | optical @ room temperature | coherent / calibration, leakage, stochastic Pauli | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2003 |
| 37 | 3 Gate mechanism | Rydberg-blockade CZ g_ryd |
natural | 251 ns; deterministic | — | physical transport | optical @ room temperature | loss (erasure), leakage, coherent / calibration | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2010 |
| 38 | 4 Connectivity / transport | Crossbar shared-line control (spins) cx_crossbar |
fabricated | — | — | shared-line crossbar | low-frequency electrical @ room temperature | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | emerging · 2023 |
| 39 | 4 Connectivity / transport | Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) cx_lr |
fabricated | — | — | long-range static couplers | — | coherent / calibration | superconducting lithography | emerging · 2023 |
| 40 | 4 Connectivity / transport | Static nearest-neighbour lattice cx_nn |
fabricated | — | — | static NN wiring | — | coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2014 |
| 41 | 4 Connectivity / transport | Spin shuttling (conveyor mode) cx_shuttle |
fabricated | 200 ns; n/a | — | physical transport | — | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | emerging · 2025 |
| 42 | 4 Connectivity / transport | Photonic switching / routing (EO, feed-forward) cx_switch |
photon (natural particle, engineered modes) | 1 µs; n/a | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2015 |
| 43 | 4 Connectivity / transport | Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) cx_aod |
natural | 1 ms; n/a | — | physical transport | — | loss (erasure) | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2022 |
| 44 | 4 Connectivity / transport | Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) cx_bus |
natural | — | — | shared bus (motional / cavity) | — | coherent / calibration | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 2003 |
| 45 | 4 Connectivity / transport | Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) cx_qccd |
natural | 2 ms; n/a | — | physical transport | — | coherent / calibration | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 2002 |
| 46 | 5 Control | Baseband electrical control (spins, Majorana) ct_base |
fabricated | — | — | — | low-frequency electrical @ room temperature | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2012 |
| 47 | 5 Control | Cryo-CMOS controller (4 K / mK) ct_cryocmos |
fabricated | — | — | — | microwave @ 4 K stage | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2024 |
| 48 | 5 Control | On-chip flux-DAC multiplexing ct_fluxdac |
fabricated | — | — | — | low-frequency electrical @ millikelvin stage | coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2026 |
| 49 | 5 Control | Chip-integrated microwave control (ions) ct_ionmw |
fabricated | — | — | — | microwave @ room temperature | stochastic Pauli | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 2024 |
| 50 | 5 Control | Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex ct_rt |
fabricated | — | — | — | microwave @ room temperature | coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2007 |
| 51 | 5 Control | SFQ digital control (millikelvin) ct_sfq |
fabricated | — | — | — | microwave @ millikelvin stage | stochastic Pauli | superconducting lithography | emerging · 2026 |
| 52 | 5 Control | Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) ct_eo |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | — | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2020 |
| 53 | 5 Control | PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms ct_pic_trap |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | — | optical @ room temperature | coherent / calibration | photonic IC foundry | emerging · 2026 |
| 54 | 5 Control | Laser control with integrated photonics (ions) ct_ionlaser |
natural | — | — | — | optical @ in-vacuum integrated | coherent / calibration | photonic IC foundry | demonstrated · 2020 |
| 55 | 5 Control | Laser + AOD/SLM optical control (atoms) ct_laser |
natural | — | — | — | optical @ room temperature | coherent / calibration | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2016 |
| 56 | 6 Readout | Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) ro_disp |
fabricated | — | dispersive microwave; 282 ns; destructive=no; mid-circuit=yes | — | microwave @ room temperature | leakage | superconducting lithography | demonstrated · 2005 |
| 57 | 6 Readout | rf quantum-capacitance parity readout ro_qcap |
fabricated | — | rf quantum capacitance (parity); 100 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | — | low-frequency electrical @ room temperature | unknown / contested | III-V MBE heterostructures | emerging · 2025 |
| 58 | 6 Readout | Spin-to-charge conversion + rf reflectometry ro_s2c |
fabricated | — | spin-to-charge + rf reflectometry; 6.31 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | — | low-frequency electrical @ room temperature | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2004 |
| 59 | 6 Readout | Mid-circuit erasure check ro_erasure |
intermediate / carrier-agnostic | — | ancilla erasure check; 398 ns; destructive=no; mid-circuit=yes | — | microwave @ room temperature | erasure-convertible | — | demonstrated · 2023 |
| 60 | 6 Readout | Single-photon detection (SNSPD / TES) ro_spd |
photon (natural particle, engineered modes) | — | single-photon detection; 10 ns; destructive=yes; mid-circuit=no | — | electro-optic @ 4 K stage | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2001 |
| 61 | 6 Readout | Fluorescence state detection (ions) ro_fluor |
natural | — | fluorescence (PMT/SNSPD); 100 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | — | optical @ room temperature | stochastic Pauli | optical / mechanical assembly | demonstrated · 1995 |
| 62 | 6 Readout | Fluorescence imaging of atom arrays ro_img |
natural | — | fluorescence imaging (camera); 501 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | — | optical @ room temperature | loss (erasure) | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2016 |
| 63 | 6 Readout | Fast (≤ 20 µs) atom-array readout ro_imgfast |
natural | — | fluorescence imaging (camera); 17.8 µs; destructive=no; mid-circuit=yes | — | optical @ room temperature | loss (erasure) | optical / mechanical assembly | emerging · 2026 |
| 64 | 7 Code | Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) code_bosonic |
hybrid (fabricated host) | — | — | static NN wiring | — | biased, Gaussian (small-shift) | — | emerging · 2024 |
| 65 | 7 Code | Colour code (transversal Cliffords) code_color |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | static NN wiring | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2024 |
| 66 | 7 Code | Erasure-adapted codes code_erasure |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | static NN wiring | — | erasure-convertible | — | emerging · 2025 |
| 67 | 7 Code | Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) code_magic |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | static NN wiring | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2025 |
| 68 | 7 Code | Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') code_qldpc |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | long-range static couplers | — | stochastic Pauli | — | emerging · 2025 |
| 69 | 7 Code | Rotated surface code (+ yoked variants) code_surface |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | static NN wiring | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2023 |
| 70 | 7 Code | Fusion-based fault tolerance code_fusion |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | flying qubits (photons) | — | loss (erasure) | — | theory / design only · — |
| 71 | 7 Code | Algorithmic FT / transversal architectures code_aft |
natural | — | — | physical transport | — | stochastic Pauli | — | emerging · 2025 |
| 72 | 7 Code | High-rate concatenated codes with transversal gates code_highrate |
natural | — | — | physical transport | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2024 |
| 73 | 8 Decoder | Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) dec_cryo |
fabricated | — | — | — | microwave @ millikelvin stage | stochastic Pauli | superconducting lithography | empty slot — no technology yet · — |
| 74 | 8 Decoder | In-loop RL calibration / decoder steering dec_rl |
fabricated | — | — | — | — | coherent / calibration | — | demonstrated · 2026 |
| 75 | 8 Decoder | FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow) dec_fpga |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2025 |
| 76 | 8 Decoder | GPU decoding via NVQLink dec_gpu |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2025 |
| 77 | 8 Decoder | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) dec_mwpm |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2015 |
| 78 | 8 Decoder | Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) dec_nn |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2024 |
| 79 | 8 Decoder | Relay-BP for qLDPC (FPGA) dec_relaybp |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | — | demonstrated · 2025 |
| 80 | 8 Decoder | Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) dec_corr |
natural | — | — | — | — | loss (erasure), erasure-convertible | — | demonstrated · 2025 |
| 81 | 9 Interconnect | Cryogenic microwave link between refrigerators ic_cryolink |
fabricated | — | — | long-range static couplers | microwave @ millikelvin stage | loss (erasure), coherent / calibration | superconducting lithography | emerging · 2020 |
| 82 | 9 Interconnect | Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) ic_mcm |
fabricated | — | — | long-range static couplers | microwave @ millikelvin stage | coherent / calibration | superconducting lithography | emerging · 2025 |
| 83 | 9 Interconnect | Microwave–optical transducer (useful efficiency) ic_transducer |
fabricated | — | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ millikelvin stage | loss (erasure) | photonic IC foundry | empty slot — no technology yet · — |
| 84 | 9 Interconnect | Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) ic_spinphoton |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | flying qubits (photons) | optical @ room temperature | loss (erasure) | diamond growth / implantation | demonstrated · 2013 |
| 85 | 9 Interconnect | Fibre links between photonic modules ic_fibre |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | flying qubits (photons) | electro-optic @ room temperature | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2025 |
| 86 | 9 Interconnect | Atom–photon cavity interface ic_atomcavity |
natural | — | — | flying qubits (photons) | optical @ room temperature | loss (erasure) | optical / mechanical assembly | emerging · 2024 |
| 87 | 9 Interconnect | Ion–photon photonic link ic_ionphoton |
natural | — | — | flying qubits (photons) | optical @ room temperature | loss (erasure) | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2007 |
| 88 | 10 Manufacturing | 3D machined superconducting cavities fab_3d |
fabricated | — | — | — | — | loss (erasure) | 3D machined cavities | demonstrated · 2013 |
| 89 | 10 Manufacturing | 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) fab_cmos |
fabricated | — | — | — | — | coherent / calibration | CMOS foundry 300 mm | demonstrated · 2022 |
| 90 | 10 Manufacturing | Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) fab_sc |
fabricated | — | — | — | — | coherent / calibration | superconducting lithography | demonstrated · 2007 |
| 91 | 10 Manufacturing | III-V MBE heterostructures (InAs–Pb wires, QD sources) fab_mbe |
hybrid (fabricated host) | — | — | — | — | unknown / contested | III-V MBE heterostructures | demonstrated · 2018 |
| 92 | 10 Manufacturing | Diamond growth / implantation (NV, SiV, SnV) fab_diamond |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | diamond growth / implantation | demonstrated · 2010 |
| 93 | 10 Manufacturing | STM hydrogen lithography (donors) fab_stm |
intermediate / carrier-agnostic | — | — | — | — | stochastic Pauli | STM hydrogen lithography | demonstrated · 2012 |
| 94 | 10 Manufacturing | Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) fab_pic |
photon (natural particle, engineered modes) | — | — | — | — | loss (erasure) | photonic IC foundry | demonstrated · 2015 |
| 95 | 10 Manufacturing | Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) fab_optics |
natural | — | — | — | — | coherent / calibration | optical / mechanical assembly | demonstrated · 2016 |
| 96 | 10 Manufacturing | Surface-electrode ion-trap microfabrication fab_trap |
natural | — | — | — | — | coherent / calibration | MEMS / surface-electrode traps | demonstrated · 2006 |
7.3 Platform paths through the stack (primary node per layer; alternates in brackets)
| Path | 1 Carrier | 2 Encoding | 3 Gate mechanism | 4 Connectivity / transport | 5 Control | 6 Readout | 7 Code | 8 Decoder | 9 Interconnect | 10 Manufacturing |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Superconducting transmon — Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu | Transmon (Fluxonium) | Bare two-level subspace | Tunable-coupler CZ / iSWAP (Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave)) | Static nearest-neighbour lattice (Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale)) | Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex (Cryo-CMOS controller (4 K / mK); SFQ digital control (millikelvin)) | Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) | Rotated surface code (+ yoked variants) (Colour code (transversal Cliffords); Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross'); Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching)) | Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) (MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching); FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow); Relay-BP for qLDPC (FPGA); In-loop RL calibration / decoder steering; GPU decoding via NVQLink) | Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) (Cryogenic microwave link between refrigerators; Microwave–optical transducer (useful efficiency)) | Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) (300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring)) |
| Superconducting bosonic (cat / GKP) — Alice & Bob, AWS, Nord Quantique | Bosonic cavity mode | Cat-code encoding (biased noise) (GKP grid encoding) | Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) (Bias-preserving cat–cat CNOT) | Static nearest-neighbour lattice | Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex | Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) | Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) | Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) (3D machined superconducting cavities) |
| Superconducting dual-rail erasure — D-Wave/QCI, AWS, SUSTech | Bosonic cavity mode (Transmon) | Dual-rail (erasure) encoding | Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) | Static nearest-neighbour lattice | Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex | Mid-circuit erasure check (Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell)) | Erasure-adapted codes | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) | 3D machined superconducting cavities (Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm)) |
| Trapped ions — QCCD, laser gates — Quantinuum, AQT | Trapped atomic ion | Hyperfine / clock-state qubit | Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate | Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) | Laser control with integrated photonics (ions) | Fluorescence state detection (ions) | High-rate concatenated codes with transversal gates (Colour code (transversal Cliffords); Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching)) | GPU decoding via NVQLink (MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching)) | Ion–photon photonic link | Surface-electrode ion-trap microfabrication (Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives)) |
| Trapped ions — electronic gates, chip control — IonQ / Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art | Trapped atomic ion | Hyperfine / clock-state qubit (Metastable ('omg') erasure encoding) | Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) (Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate) | Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) (Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps)) | Chip-integrated microwave control (ions) | Fluorescence state detection (ions) | Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') (High-rate concatenated codes with transversal gates) | Relay-BP for qLDPC (FPGA) (MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching)) | Ion–photon photonic link | Surface-electrode ion-trap microfabrication (300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring)) |
| Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) — Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google (2026) | Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer | Hyperfine / clock-state qubit | Rydberg-blockade CZ | Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) | Laser + AOD/SLM optical control (atoms) (PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms) | Fluorescence imaging of atom arrays (Fast (≤ 20 µs) atom-array readout) | High-rate concatenated codes with transversal gates (Rotated surface code (+ yoked variants); Colour code (transversal Cliffords); Algorithmic FT / transversal architectures; Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching)) | Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) (Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers); GPU decoding via NVQLink) | Atom–photon cavity interface | Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
| Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native — Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech | Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native | Metastable ('omg') erasure encoding (Hyperfine / clock-state qubit) | Rydberg-blockade CZ | Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) | Laser + AOD/SLM optical control (atoms) | Fluorescence imaging of atom arrays (Mid-circuit erasure check; Fast (≤ 20 µs) atom-array readout) | Erasure-adapted codes (Rotated surface code (+ yoked variants)) | Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) | Atom–photon cavity interface | Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
| Photonic — fusion-based (DV) — PsiQuantum, Quandela, QuiX | Single photon (discrete variable) | Time-bin / path photonic encoding (Dual-rail (erasure) encoding) | Linear-optical fusion (heralded) (Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.)) | Photonic switching / routing (EO, feed-forward) | Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) | Single-photon detection (SNSPD / TES) | Fusion-based fault tolerance | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | Fibre links between photonic modules | Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
| Photonic — continuous-variable / GKP — Xanadu | Squeezed light mode (CV) | GKP grid encoding | CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops (Linear-optical fusion (heralded)) | Photonic switching / routing (EO, feed-forward) | Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) | Single-photon detection (SNSPD / TES) | Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | Relay-BP for qLDPC (FPGA) (MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching)) | Fibre links between photonic modules | Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
| Silicon / germanium quantum-dot spins — Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM, QuTech/Groove, Quobly, Equal1 | Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) | Exchange-only / singlet-triplet spin encoding (Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding) | Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) | Static nearest-neighbour lattice (Spin shuttling (conveyor mode); Crossbar shared-line control (spins)) | Baseband electrical control (spins, Majorana) (Cryo-CMOS controller (4 K / mK)) | Spin-to-charge conversion + rf reflectometry | Rotated surface code (+ yoked variants) | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | ∅ | 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
| Donor spins in silicon — SQC | Donor spin (P in ²⁸Si) | Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding | Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) | Static nearest-neighbour lattice | Baseband electrical control (spins, Majorana) | Spin-to-charge conversion + rf reflectometry | Rotated surface code (+ yoked variants) | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | ∅ | STM hydrogen lithography (donors) |
| Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) — QuTech/Fujitsu, Harvard, Photonic Inc, Quantum Brilliance | Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) | Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding | Microwave / optical spin gates (defect centres, 1Q spins) | Static nearest-neighbour lattice | Baseband electrical control (spins, Majorana) | Fluorescence state detection (ions) | ∅ | ∅ | Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) | Diamond growth / implantation (NV, SiV, SnV) |
| Topological (Majorana) — Microsoft | Majorana parity (InAs–Pb tetron) | Fermion-parity encoding (tetron) | Measurement-based Majorana gate ✗ | Static nearest-neighbour lattice | Baseband electrical control (spins, Majorana) | rf quantum-capacitance parity readout | ∅ | ∅ | ∅ | III-V MBE heterostructures (InAs–Pb wires, QD sources) |
| Quantum annealing — D-Wave | rf-SQUID flux qubit (annealer) | ∅ | Analog annealing evolution | Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) | On-chip flux-DAC multiplexing | Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) | ∅ | ∅ | ∅ | Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
7.4 Derived clocks per path — syndrome round, reaction time, operations per coherence
| Path | round of | d₂ | gates | transport | 1Q | readout | reset | t_round | limiter | measured cycle | reaction time (loop / floor) | T₂ | ops per coherence | idle exposure t_round/T₂ | idle measured |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Superconducting transmon | code_surface | 4 | 159 ns | 0 | 50 ns | 282 ns | 160 ns | 651 ns | readout | 1.1 µs (Willow QEC cycle) | 63 µs / 406 ns | 89 µs | 2.2e+03 | 7.3e-03 | 9.0e-03 |
| Superconducting bosonic (cat / GKP) | code_bosonic | 2 | 1 µs | 0 | 0 | 282 ns | 160 ns | 1.44 µs | gates | 2.8 µs (Ocelot cycle) | 63 µs / 1.28 µs | 34 ms (best) | 6.8e+04 | 4.2e-05 | — |
| Superconducting dual-rail erasure | code_surface | 4 | 2 µs | 0 | 400 ns | 398 ns | 0 | 2.8 µs | gates | ~2 µs (CZ 500 ns + 384 ns check) | 63 µs / 1.4 µs | 34 ms (best) | 6.8e+04 | 8.2e-05 | — |
| Trapped ions — QCCD, laser gates | code_color | 8 | 505 µs | 9.04 ms | 0 | 100 µs | 20 µs | 9.66 ms | transport | ~1–5 ms syndrome cycle; 55 ms per full layer (Helios) | — / 167 µs | 4.24e+03 s (best) | 6.7e+07 | 2.3e-06 | 5.0e-04 |
| Trapped ions — electronic gates, chip control | code_qldpc | 7 | 1.4 ms | 0 | 0 | 100 µs | 20 µs | 1.52 ms | gates | ~1–5 ms (IonQ decoder assumption) | — / 101 µs | 4.24e+03 s (best) | 2.1e+07 | 3.6e-07 | 5.0e-04 |
| Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) | code_surface | 4 | 1 µs | 800 µs | 10 µs | 501 µs | 0 | 1.31 ms | transport | ~1–4.5 ms per QEC round | 5 µs / 502 µs | 12.6 s (best) | 5.0e+07 | 1.0e-04 | — |
| Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native | code_surface | 4 | 1 µs | 800 µs | 340 ns | 501 µs | 0 | 1.3 ms | transport | ~1–4 ms | 5 µs / 502 µs | 7.9 s (best) | 3.1e+07 | 1.6e-04 | — |
| Photonic — fusion-based (DV) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | MHz–GHz by design; no logical cycle | 1 µs / 1.01 µs | — | — | — | — |
| Photonic — continuous-variable / GKP | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 1 MHz clock (Aurora); no logical cycle | 1 µs / 1.01 µs | — | — | — | — |
| Silicon / germanium quantum-dot spins | code_surface | 4 | 400 ns | 0 | 800 ns | 6.31 µs | 1 µs | 8.51 µs | readout | ~100 µs – 300 µs (readout-limited) | — / 7.31 µs | 1.9 ms | 1.9e+04 | 4.5e-03 | — |
| Donor spins in silicon | code_surface | 4 | 400 ns | 0 | 0 | 6.31 µs | 1 µs | 7.71 µs | readout | ~ms (nuclear-spin gates µs, readout 100 µs) | — / 7.31 µs | 44.5 ms | 4.4e+05 | 1.7e-04 | — |
| Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | n/a (network node) | — / — | 600 ms (best) | 6.0e+05 | — | — |
| Topological (Majorana) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | n/a (no qubit) | — / — | — | — | — | — |
| Quantum annealing | — | — | — | — | — | — | — | — | — | µs–ms anneal; 3.6–27 ns quenches | — / — | — | — | — | — |
Reading. The round is a sum, not a maximum, so the limiter is the largest term, not the only one: on the superconducting path readout and reset together are two-thirds of the round, on the atom paths transport between gate layers is, on the QCCD ion path transport plus recooling is ~90%. Where the derived round sits below the measured cycle the difference is the gap between the coordinate (best published time for the mechanism) and the device (the cycle actually run) — on the superconducting path 0.65 µs against 1.1 µs, on the spin path the best 6 µs readout against the ~100 µs typically run. The idle exposure t_round/T₂ is a second check: on the superconducting path it predicts 0.7% per round against the 0.9% idle term in Google's measured error budget; on ions and atoms it is 10⁻⁴–10⁻⁷, which is why a millisecond clock costs those platforms time but not error. On the QCCD ion path the transport-plus-recooling primitives are the published H1 table (2020) — 9.7 ms derived against the 1–5 ms cycles reported for H2-class experiments, because the primitives have not been republished for H2/Helios and the derived value uses the colour code's eight layers. Reaction time is the quantity resource estimates assume (10 µs in the RSA-2048 estimate) and the one the map most often cannot fill: only the superconducting, atom and photonic paths have a published measurement-to-operation loop.
Notes: Superconducting dual-rail erasure — round of the host code (code_surface); reset time unpublished for ro_erasure; Trapped ions — QCCD, laser gates — round of code_color (code_highrate has no published syndrome circuit); Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) — round of code_surface (code_highrate has no published syndrome circuit); reset by optical pumping (unpublished); reload amortised; Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native — round of the host code (code_surface); reset by optical pumping (unpublished); reload amortised; Photonic — fusion-based (DV) — no published syndrome round for code_fusion; measurement-driven photonic architecture: no syndrome round; native clock in the measured column; no code on this path; Photonic — continuous-variable / GKP — measurement-driven photonic architecture: no syndrome round; native clock in the measured column; no code on this path; Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) — no code on this path; Topological (Majorana) — reset time unpublished for ro_qcap; no code on this path; Quantum annealing — no code on this path.
7.5 Hubs — nodes with high cross-platform reach (the 'transfers' out-degree)
| Node | Layer | Families reached | Paths | Since | Reading |
|---|---|---|---|---|---|
Static nearest-neighbour lattice cx_nn |
4 | atoms, defects, ions, superconducting, spins, topological | 7 | 2014 | universal backbone (commodity) |
Single-photon detection (SNSPD / TES) ro_spd |
6 | defects, ions, photonics, superconducting | 2 | 2001 | single-photon detection behind every photonic interconnect |
MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) dec_mwpm |
8 | ions, photonics, superconducting, spins | 9 | 2015 | universal backbone (commodity) |
Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) fab_pic |
10 | atoms, ions, photonics, superconducting | 2 | 2015 | photonic-chip foundry pulled into ion traps, atom tweezers and transducers |
Baseband electrical control (spins, Majorana) ct_base |
5 | defects, spins, topological | 4 | 2012 | shared by all solid-state spin-like carriers |
300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) fab_cmos |
10 | ions, superconducting, spins | 3 | 2022 | CMOS foundry: spins, cryo-CMOS, standard-fab ion traps, SC wiring |
Mid-circuit erasure check ro_erasure |
6 | atoms, photonics, superconducting | 2 | 2023 | erasure detection transferring from atoms/photons into superconducting circuits |
Rotated surface code (+ yoked variants) code_surface |
7 | atoms, superconducting, spins | 5 | 2023 | baseline code on three families |
Colour code (transversal Cliffords) code_color |
7 | atoms, ions, superconducting | 3 | 2024 | transversal Cliffords + distillation on three families — a direction the prose under-weighted |
Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') code_qldpc |
7 | ions, photonics, superconducting | 2 | 2025 | overhead reduction spreading from theory to ions/SC/photonics |
Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) code_magic |
7 | atoms, ions, superconducting | 3 | 2025 | non-Clifford resource on three families |
Relay-BP for qLDPC (FPGA) dec_relaybp |
8 | ions, photonics, superconducting | 3 | 2025 | qLDPC decoder shared by SC, ions, photonics |
GPU decoding via NVQLink dec_gpu |
8 | atoms, ions, superconducting | 3 | 2025 | platform-agnostic decoding layer (NVQLink) |
GKP grid encoding enc_gkp |
2 | photonics, superconducting | 2 | 2020 | grid encoding shared by microwave and optical modes |
Metastable ('omg') erasure encoding enc_omg |
2 | atoms, ions | 2 | 2023 | metastable erasure encoding on atoms and ions |
Dual-rail (erasure) encoding enc_dualrail |
2 | photonics, superconducting | 2 | 2023 | erasure encoding shared by photonics and SC |
Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) cx_lr |
4 | annealing, superconducting | 2 | 2023 | long-range couplers on SC and annealers |
Cryo-CMOS controller (4 K / mK) ct_cryocmos |
5 | superconducting, spins | 2 | 2024 | cold-stage control spreading from spins to SC (IBM/HRL) |
High-rate concatenated codes with transversal gates code_highrate |
7 | atoms, ions | 3 | 2024 | high-rate transversal codes on atoms and ions |
Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) code_bosonic |
7 | photonics, superconducting | 2 | 2024 | bosonic concatenation spanning SC and photonics |
Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) dec_nn |
8 | atoms, superconducting | 2 | 2024 | neural decoders on SC and atoms |
Erasure-adapted codes code_erasure |
7 | atoms, superconducting | 2 | 2025 | erasure-adapted codes on atoms and SC |
Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) dec_corr |
8 | atoms, superconducting | 2 | 2025 | |
SFQ digital control (millikelvin) ct_sfq |
5 | annealing, superconducting | 1 | 2026 |
7.6 Off-diagonal nodes — where the natural/fabricated correlation breaks
| Node | Layer | Pattern | In paths | Why it matters |
|---|---|---|---|---|
Dual-rail (erasure) encoding enc_dualrail |
2 | fabricated carrier + erasure error structure | Superconducting dual-rail erasure | erasure — a natural-world error class — engineered into a fabricated carrier; threshold ×4 |
Rydberg-blockade CZ g_ryd |
3 | natural carrier + sub-microsecond gate | Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) | a natural carrier with a 270 ns gate: the reason atoms compete at all |
Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) g_elec |
3 | natural carrier + microwave/electronic control | Trapped ions — electronic gates, chip control | removes lasers, the historic scaling blocker of ions; 8.4×10⁻⁵ |
Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) cx_lr |
4 | fabricated carrier + far connectivity (transport / long-range) | Quantum annealing, Superconducting transmon | gives 2D lattices the degree-6 connectivity qLDPC needs |
Spin shuttling (conveyor mode) cx_shuttle |
4 | fabricated carrier + far connectivity (transport / long-range) | Silicon / germanium quantum-dot spins | transport connectivity for a fabricated carrier — the spin route to non-local codes |
Cryo-CMOS controller (4 K / mK) ct_cryocmos |
5 | fabricated carrier + control/decoding in the cold stage | Superconducting transmon, Silicon / germanium quantum-dot spins | control moves into the fridge: the I/O wall is the binding constraint at 10⁴ qubits |
SFQ digital control (millikelvin) ct_sfq |
5 | fabricated carrier + control/decoding in the cold stage | Superconducting transmon | same, at millikelvin with nW/qubit; QP poisoning is the risk |
On-chip flux-DAC multiplexing ct_fluxdac |
5 | fabricated carrier + control/decoding in the cold stage | Quantum annealing | annealer heritage: 10⁴ qubits on 200–300 lines (D-Wave's own figures disagree) |
PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms ct_pic_trap |
5 | natural carrier + semiconductor / photonic-chip fabrication | Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) | optics of the fabricated world for a natural carrier; footprint ÷50 claimed |
Laser control with integrated photonics (ions) ct_ionlaser |
5 | natural carrier + semiconductor / photonic-chip fabrication | Trapped ions — QCCD, laser gates | integrated photonics in the trap — the ion analogue of the same move |
Chip-integrated microwave control (ions) ct_ionmw |
5 | natural carrier + microwave/electronic control | Trapped ions — electronic gates, chip control | ~200 electronic sources for 1,000 ions instead of laser beams |
Mid-circuit erasure check ro_erasure |
6 | fabricated carrier + erasure error structure; natural carrier + ≤ 10 µs readout | Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native, Superconducting dual-rail erasure | the readout primitive behind every erasure code; 384 ns on transmons |
Erasure-adapted codes code_erasure |
7 | fabricated carrier + erasure error structure | Superconducting dual-rail erasure | threshold 0.94% → 4.15%; the largest single lever on overhead |
Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) ic_mcm |
9 | fabricated carrier + far connectivity (transport / long-range) | Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure, Superconducting transmon | fabricated carriers reaching beyond one chip (chiplets, l-couplers) |
Cryogenic microwave link between refrigerators ic_cryolink |
9 | fabricated carrier + far connectivity (transport / long-range) | Superconducting transmon | 30 m between fridges at 80% Bell — the microwave route to modularity |
Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) ic_spinphoton |
9 | fabricated/solid-state carrier + photonic interconnect | Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) | solid-state spins reaching the network via photons |
Microwave–optical transducer (useful efficiency) ic_transducer |
9 | fabricated/solid-state carrier + photonic interconnect | Superconducting transmon | the missing link for optical modularity of superconducting machines — empty |
300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) fab_cmos |
10 | natural carrier + semiconductor / photonic-chip fabrication | Trapped ions — electronic gates, chip control | ion traps from standard semiconductor fabs (Oxford Ionics, SkyWater) |
Fast (≤ 20 µs) atom-array readout ro_imgfast |
6 | natural carrier + ≤ 10 µs readout | Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) | 17.6 µs atom readout cuts the imaging term 30–50×, but the whole QEC round only ~2× |
7.7 Empty slots — where a technology does not exist yet
| Slot | Status | What would fill it | Best today vs needed |
|---|---|---|---|
Microwave–optical transducer (useful efficiency) ic_transducer (9) |
empty slot — no technology yet | Best: η_tot 15%, N_add 0.16 (EO); useful regime needs η > 1/2 and N_add ≪ 1; ~3 orders of magnitude short (IBM analysis). | η_tot 15%, N_add 0.16 vs η > 1/2, N_add ≪ 1; ~3 orders of magnitude (IBM) |
Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) dec_cryo (8) |
empty slot — no technology yet | Designs only: NISQ+ (≤ 20 ns, SFQ), QECOOL (2.8 µW), Pinball/CryoZip (4 K predecoders) — no fabricated decoder chip. | designs only (NISQ+ 20 ns, QECOOL 2.8 µW); no fabricated decoder chip |
Bias-preserving cat–cat CNOT g_catcnot (3) |
empty slot — no technology yet | Required by every cat-qubit resource estimate; only a July-2026 theory proposal exists. | theory proposal Jul 2026; every cat resource estimate assumes it |
Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) src_resource (3) |
empty slot — no technology yet | Fusion-based FT needs 24–168-photon encoded resource states at high rate; largest fused deterministic-emitter graph states are 8 photons at < 1 Hz. | 8-photon states at < 1 Hz vs 24–168-photon encoded resource states at MHz |
Measurement-based Majorana gate g_mbq (3) |
empty slot — no technology yet | Braiding by sequences of parity measurements — nothing demonstrated; single-wire readout only. | single-wire parity readout only; no X-lifetime ≈ Z, no two-qubit operation |
| Silicon / germanium quantum-dot spins — Interconnect | ∅ | an interconnect for quantum-dot spins (spin–photon in dots is lab-only) | — |
| Donor spins in silicon — Interconnect | ∅ | interconnect for donor spins | — |
| Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) — Code | ∅ | a code for network nodes (memory/repeater codes are theory) | — |
| Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) — Decoder | ∅ | — | — |
| Topological (Majorana) — Code | ∅ | Floquet / measurement-based codes on a demonstrated qubit | — |
| Topological (Majorana) — Decoder | ∅ | — | — |
| Topological (Majorana) — Interconnect | ∅ | — | — |
| Quantum annealing — Encoding | ∅ | no encoding — analog Hamiltonian, not a qubit register | — |
| Quantum annealing — Code | ∅ | no error correction in annealing | — |
| Quantum annealing — Decoder | ∅ | — | — |
| Quantum annealing — Interconnect | ∅ | — | — |
Numeric gaps on existing nodes (attribute-level, not empty slots): ion–photon links at 10–250 s⁻¹ vs ≥ 10⁴ s⁻¹ needed; photonic switch loss 100–190 mdB vs ~7 mdB; optical GKP effective squeezing 0.62 dB vs 9.75 dB; cat phase-flip ~10⁻¹ per CX vs 10⁻³ assumed; spin readout 6 µs at 99.2% vs sub-µs at 99.9% for a µs-class cycle; atom imaging 0.5–1 ms typical vs 17.6 µs emerging.
7.8 Validity check — does the graph reproduce §5 on its own?
| Direction (from §5) | Defining nodes | In S | Missing | Coverage |
|---|---|---|---|---|
| D1 superconducting + engineered error structure + qLDPC + cold-stage control | 12 | enc_dualrail, ro_erasure, code_erasure, code_qldpc, cx_lr, ct_cryocmos, ct_sfq, ct_fluxdac, ic_mcm, ic_cryolink, dec_relaybp, dec_nn |
— | 1.00 |
| D2 neutral atoms + zoned + transversal/algorithmic FT + erasure conversion | 7 | g_ryd, enc_omg, ro_erasure, code_erasure, code_highrate, ro_imgfast, ct_pic_trap |
— | 1.00 |
| D3 trapped ions + electronic gates + chip traps | 4 | g_elec, ct_ionmw, fab_cmos, ct_ionlaser |
— | 1.00 |
| D4 silicon spins + CMOS manufacturability | 3 | fab_cmos, ct_cryocmos, cx_shuttle |
— | 1.00 |
| D5 photonics as interconnect | 4 | fab_pic, ro_spd, ic_transducer, ic_spinphoton |
— | 1.00 |
| D6 bosonic codes as a direction | 4 | enc_dualrail, enc_gkp, code_bosonic, g_catcnot |
— | 1.00 |
| X1 erasure engineering (cross-cutting) | 4 | enc_dualrail, enc_omg, ro_erasure, code_erasure |
— | 1.00 |
| X2 real-time decoding (cross-cutting) | 4 | dec_nn, dec_relaybp, dec_gpu, dec_cryo |
— | 1.00 |
| X3 qLDPC / transversal FT (cross-cutting) | 3 | code_qldpc, code_highrate, code_magic |
— | 1.00 |
| X4 cold-stage control (cross-cutting) | 3 | ct_sfq, ct_cryocmos, ct_fluxdac |
— | 1.00 |
| X5 photonic interconnect (cross-cutting) | 3 | fab_pic, ro_spd, ic_transducer |
— | 1.00 |
S has 40 nodes. All eleven directions are reproduced with coverage 1.00. Residuals: (i) the prose also called diagonal enablers promising — atom transport, algorithmic FT, correlated decoding, Yb/Sr atoms, QCCD, MEMS traps, ion–photon links (§7.1 lists them as diagonal_enablers); the graph classifies these as native strengths of a family, not cross-platform directions — a useful distinction the prose blurred. (ii) The graph flags nodes the prose did not name as directions: code_color, code_surface, ct_base, cx_nn, dec_corr, dec_mwpm, g_mbq, src_resource — the colour code (transversal Cliffords + distillation on three families), the surface-code/NN-lattice/MWPM/baseband backbone (commodities every family shares; not a direction, but the graph's honest picture of where the stack is standardised), and two empty slots (Majorana measurement-based gate; multi-photon resource-state factory) that belong on the watch-list. (iii) The photonic-interconnect direction is reproduced through its dependencies (PIC foundry, single-photon detectors, transducer), not through photonic-link nodes themselves — i.e. the prose's claim 'photonics is the interconnect for everyone' is, in graph terms, 'every family now depends on the photonic supply chain'.
7.9 How a 7-coordinate, 5-edge-type graph is best shown — and why the map is dynamic
Options weighed: a force-directed layout (rejected — it destroys the layer semantics and makes the stack unreadable); an adjacency matrix (right for the dense requires relation but wrong for a narrative reader — kept as a table); a chord diagram (rejected — no layers); 3D (rejected — occlusion). The chosen form is a layered map in the metro-map idiom: the ten layers are columns; the vertical position inside a column is the node's carrier-nature affinity, so the natural/fabricated diagonal becomes literally visible and off-diagonal nodes sit where a warm path dips into the cool half or vice versa; platform paths are coloured lines through their stations; a station on several lines is an interchange — the transfers degree at a glance; empty slots are hollow dashed stations. Coordinates cannot all be painted at once (one hue channel is all a reader has), so the map carries a lens that recolours every station by one coordinate at a time, and a parallel-coordinates strip shows the full seven-vector of every node as a polyline; a node inspector keeps the three spaces physically apart — design coordinates, dated evaluation attributes, actors/goals. Edges of type requires / alternatives / conflicts are drawn only on focus (degree-of-interest), because 96 nodes × 160 edges is a hairball; defines edges live in the inspector as dated rows, not lines. Dynamic is necessary, static is mandatory: the resting frame is a complete readable map (all paths, all stations) that prints and thumbnails; the interaction adds lenses, focus and filters without which five edge types cannot be read. The equivalent static artefacts — the tables of §7.2–9.8 — are the print fallback.
7.10 Edge list
requires / provides
requires / provides
| From | To | Note |
|---|---|---|
g_tc Tunable-coupler CZ / iSWAP |
transmon Transmon |
flux-tunable coupler between transmons |
g_cr Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave) |
transmon Transmon |
fixed-frequency transmons |
g_ryd Rydberg-blockade CZ |
alkali Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer |
Rydberg excitation of the atom (one-of) |
g_ryd Rydberg-blockade CZ |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
Rydberg excitation of the atom (one-of) |
g_ryd Rydberg-blockade CZ |
ct_laser Laser + AOD/SLM optical control (atoms) |
Rydberg lasers, global pulses |
g_ms Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate |
ion Trapped atomic ion |
spin–motion coupling |
g_ms Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate |
ct_ionlaser Laser control with integrated photonics (ions) |
laser fields |
g_elec Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) |
ion Trapped atomic ion |
chip currents act on the ion |
g_elec Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) |
ct_ionmw Chip-integrated microwave control (ions) |
electronic signal sources |
g_exch Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
exchange between dots (one-of) |
g_exch Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) |
donor Donor spin (P in ²⁸Si) |
exchange between donors (one-of) |
g_exch Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) |
ct_base Baseband electrical control (spins, Majorana) |
voltage pulses on gates |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
photon Single photon (discrete variable) |
photons to fuse |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
heralding detection |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
cx_switch Photonic switching / routing (EO, feed-forward) |
feed-forward routing |
g_cv CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops |
squeezed Squeezed light mode (CV) |
squeezed modes |
g_cv CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops |
ct_eo Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) |
homodyne feed-forward |
g_bos Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
cavity Bosonic cavity mode |
bosonic modes |
g_bos Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
transmon Transmon |
ancilla transmon (one-of) |
g_catcnot Bias-preserving cat–cat CNOT |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
two cat qubits |
g_mbq Measurement-based Majorana gate |
majorana Majorana parity (InAs–Pb tetron) |
Majorana wires |
g_mbq Measurement-based Majorana gate |
ro_qcap rf quantum-capacitance parity readout |
measurement-based |
g_mwspin Microwave / optical spin gates (defect centres, 1Q spins) |
defect Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) |
spin register |
src_resource Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
fusions build the resource state |
src_resource Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) |
photon Single photon (discrete variable) |
deterministic or multiplexed photons |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
cavity Bosonic cavity mode |
two-photon dissipation on a mode |
enc_gkp GKP grid encoding |
cavity Bosonic cavity mode |
microwave GKP (one-of) |
enc_gkp GKP grid encoding |
squeezed Squeezed light mode (CV) |
optical GKP needs ~10 dB squeezing (one-of) |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) encoding |
ro_erasure Mid-circuit erasure check |
erasure check |
enc_omg Metastable ('omg') erasure encoding |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
metastable manifold (one-of) |
enc_omg Metastable ('omg') erasure encoding |
ion Trapped atomic ion |
metastable ion levels (one-of) |
enc_eo Exchange-only / singlet-triplet spin encoding |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
three-dot encoded qubit |
enc_timebin Time-bin / path photonic encoding |
photon Single photon (discrete variable) |
photonic modes |
enc_parity Fermion-parity encoding (tetron) |
majorana Majorana parity (InAs–Pb tetron) |
two wires per tetron |
enc_bare Bare two-level subspace |
transmon Transmon |
anharmonic subspace |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
ion Trapped atomic ion |
ions to move |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
fab_trap Surface-electrode ion-trap microfabrication |
junction / grid traps |
cx_aod Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) |
ct_laser Laser + AOD/SLM optical control (atoms) |
AOD deflectors |
cx_shuttle Spin shuttling (conveyor mode) |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
spins to move |
cx_shuttle Spin shuttling (conveyor mode) |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
uniform conveyor gates |
cx_lr Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
multilayer routing |
cx_switch Photonic switching / routing (EO, feed-forward) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
low-loss switches |
cx_crossbar Crossbar shared-line control (spins) |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
dot array |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
flip-chip SFQ MCM |
ct_cryocmos Cryo-CMOS controller (4 K / mK) |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
cryo ASIC |
ct_fluxdac On-chip flux-DAC multiplexing |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
on-chip SFQ DACs |
ct_pic_trap PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
photonic chip |
ct_ionlaser Laser control with integrated photonics (ions) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
integrated waveguides |
ct_ionmw Chip-integrated microwave control (ions) |
fab_trap Surface-electrode ion-trap microfabrication |
current traces in the trap |
ct_eo Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
modulators |
ro_disp Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) |
transmon Transmon |
dispersive shift (one-of) |
ro_disp Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) |
cavity Bosonic cavity mode |
ancilla-mediated readout (one-of) |
ro_fluor Fluorescence state detection (ions) |
ion Trapped atomic ion |
cycling transition (one-of) |
ro_fluor Fluorescence state detection (ions) |
defect Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) |
optical readout of the spin (one-of) |
ro_img Fluorescence imaging of atom arrays |
alkali Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer |
imaging transition (one-of) |
ro_img Fluorescence imaging of atom arrays |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
imaging transition (one-of) |
ro_imgfast Fast (≤ 20 µs) atom-array readout |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
Yb fast imaging |
ro_s2c Spin-to-charge conversion + rf reflectometry |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
charge sensor (one-of) |
ro_s2c Spin-to-charge conversion + rf reflectometry |
donor Donor spin (P in ²⁸Si) |
charge sensor (one-of) |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
photon Single photon (discrete variable) |
detection |
ro_qcap rf quantum-capacitance parity readout |
majorana Majorana parity (InAs–Pb tetron) |
quantum capacitance |
ro_erasure Mid-circuit erasure check |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) encoding |
erasure-detectable encoding (one-of) |
ro_erasure Mid-circuit erasure check |
enc_omg Metastable ('omg') erasure encoding |
erasure-detectable encoding (one-of) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
2D nearest-neighbour checks |
code_color Colour code (transversal Cliffords) |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
2D checks |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
cx_lr Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) |
degree-6 long-range checks (one-of) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
long-range via transport (one-of) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
cx_bus Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) |
all-to-all in chain (one-of) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
cx_aod Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) |
long-range via transport (one-of) |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
cx_aod Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) |
transversal blocks by transport (one-of) |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
all-to-all via QCCD (one-of) |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
cx_bus Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) |
all-to-all in chain (one-of) |
code_erasure Erasure-adapted codes |
ro_erasure Mid-circuit erasure check |
erasure flags |
code_erasure Erasure-adapted codes |
dec_corr Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) |
erasure-/loss-aware decoding (flags are useless to a plain matcher) |
code_bosonic Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
biased inner qubit (one-of) |
code_bosonic Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
enc_gkp GKP grid encoding |
GKP inner qubit (one-of) |
code_fusion Fusion-based fault tolerance |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
fusion measurements |
code_fusion Fusion-based fault tolerance |
src_resource Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) |
resource states |
code_aft Algorithmic FT / transversal architectures |
cx_aod Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) |
transversal gates by transport (one-of) |
code_aft Algorithmic FT / transversal architectures |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
transversal gates by ion shuttling (Quantinuum tesseract on ions) (one-of) |
code_aft Algorithmic FT / transversal architectures |
dec_corr Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) |
correlated decoding |
code_magic Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
host code (one-of) |
code_magic Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) |
code_color Colour code (transversal Cliffords) |
host code (one-of) |
dec_relaybp Relay-BP for qLDPC (FPGA) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
qLDPC syndromes |
dec_corr Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
transversal circuits |
dec_rl In-loop RL calibration / decoder steering |
dec_nn Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) |
decoder in the loop |
dec_cryo Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
cold digital logic (one-of) |
dec_cryo Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) |
ct_cryocmos Cryo-CMOS controller (4 K / mK) |
cold digital logic (one-of) |
ct_fluxdac On-chip flux-DAC multiplexing |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
the flux DAC is an SFQ circuit: flux-storage loops loaded one flux quantum at a time by SFQ pulses (D-Wave, since 2010) |
dec_fpga FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
matching/clustering on surface syndromes (one-of) |
dec_nn Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
trained on surface-code syndromes (one-of) |
ic_mcm Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
chiplets, couplers |
ic_cryolink Cryogenic microwave link between refrigerators |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
superconducting waveguide |
ic_ionphoton Ion–photon photonic link |
ion Trapped atomic ion |
ion–photon entanglement |
ic_ionphoton Ion–photon photonic link |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
photon detection |
ic_atomcavity Atom–photon cavity interface |
alkali Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer |
cavity-coupled atoms (one-of) |
ic_atomcavity Atom–photon cavity interface |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
cavity-coupled atoms (one-of) |
ic_atomcavity Atom–photon cavity interface |
fab_optics Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
cavities |
ic_spinphoton Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) |
defect Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) |
spin–photon interface |
ic_spinphoton Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
photon detection |
ic_transducer Microwave–optical transducer (useful efficiency) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
electro-optic / optomechanical chip |
ic_transducer Microwave–optical transducer (useful efficiency) |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
heralded entanglement through the transducer needs single-photon detection |
ic_transducer Microwave–optical transducer (useful efficiency) |
transmon Transmon |
microwave qubit |
ic_fibre Fibre links between photonic modules |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
chip-to-fibre coupling |
transmon Transmon |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
JJ lithography |
fluxonium Fluxonium |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
JJ arrays |
cavity Bosonic cavity mode |
fab_3d 3D machined superconducting cavities |
machined cavities (one-of) |
fluxq rf-SQUID flux qubit (annealer) |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
annealer fab |
ion Trapped atomic ion |
fab_trap Surface-electrode ion-trap microfabrication |
surface-electrode trap |
ion Trapped atomic ion |
fab_optics Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
lasers, vacuum |
alkali Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer |
fab_optics Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
tweezers, vacuum |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
fab_optics Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
tweezers, clock lasers |
photon Single photon (discrete variable) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
sources, waveguides |
squeezed Squeezed light mode (CV) |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
squeezers |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
300 mm dots |
donor Donor spin (P in ²⁸Si) |
fab_stm STM hydrogen lithography (donors) |
STM placement |
defect Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) |
fab_diamond Diamond growth / implantation (NV, SiV, SnV) |
host crystal |
majorana Majorana parity (InAs–Pb tetron) |
fab_mbe III-V MBE heterostructures (InAs–Pb wires, QD sources) |
InAs–Pb stack |
alternatives (within layer)
alternatives (within layer)
| From | To | Note |
|---|---|---|
transmon Transmon |
fluxonium Fluxonium |
alternative superconducting carriers |
alkali Alkali atom (Rb/Cs) in tweezer |
ae_atom Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native |
alternative atomic species |
photon Single photon (discrete variable) |
squeezed Squeezed light mode (CV) |
DV vs CV photonics |
qd_spin Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
donor Donor spin (P in ²⁸Si) |
dot vs donor spins |
enc_bare Bare two-level subspace |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) encoding |
bare vs erasure encoding |
enc_bare Bare two-level subspace |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
bare vs cat |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
enc_gkp GKP grid encoding |
cat vs GKP |
enc_hf Hyperfine / clock-state qubit |
enc_omg Metastable ('omg') erasure encoding |
ground vs metastable manifold |
enc_eo Exchange-only / singlet-triplet spin encoding |
enc_spin_ld Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding |
encoded vs bare spin |
g_tc Tunable-coupler CZ / iSWAP |
g_cr Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave) |
tunable vs fixed-frequency |
g_ms Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate |
g_elec Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) |
laser vs electronic gates |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
g_cv CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops |
DV fusion vs CV Gaussian |
g_bos Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
g_catcnot Bias-preserving cat–cat CNOT |
ancilla-mediated vs direct cat CNOT |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
cx_lr Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) |
NN vs long-range couplers |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
cx_bus Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) |
shuttling vs chain bus |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
cx_shuttle Spin shuttling (conveyor mode) |
static vs shuttled spins |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
cx_crossbar Crossbar shared-line control (spins) |
individual vs shared lines |
ct_rt Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex |
ct_cryocmos Cryo-CMOS controller (4 K / mK) |
RT vs 4 K control |
ct_rt Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
RT vs mK SFQ |
ct_cryocmos Cryo-CMOS controller (4 K / mK) |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
cryo-CMOS vs SFQ |
ct_rt Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex |
ct_fluxdac On-chip flux-DAC multiplexing |
RT lines vs on-chip DACs |
ct_laser Laser + AOD/SLM optical control (atoms) |
ct_pic_trap PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms |
free-space vs PIC optics |
ct_ionlaser Laser control with integrated photonics (ions) |
ct_ionmw Chip-integrated microwave control (ions) |
laser vs microwave ion control |
ro_img Fluorescence imaging of atom arrays |
ro_imgfast Fast (≤ 20 µs) atom-array readout |
ms vs µs imaging |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
code_color Colour code (transversal Cliffords) |
surface vs colour |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
local (surface) vs non-local constant-rate qLDPC — alternatives for the same slot, combinable hierarchically (surface/LPU processing + gross memory) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
non-local BB memory (gross) vs high-rate transversal blocks ([[16,6,4]] tesseract, [[16,4,2,4]]) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
2D vs high-rate transversal |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
code_erasure Erasure-adapted codes |
Pauli vs erasure-adapted |
code_fusion Fusion-based fault tolerance |
code_bosonic Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
DV fusion FT vs GKP concatenation |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) |
dec_nn Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) |
matching vs neural |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) |
dec_relaybp Relay-BP for qLDPC (FPGA) |
matching vs BP |
dec_fpga FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow) |
dec_gpu GPU decoding via NVQLink |
FPGA vs GPU |
dec_fpga FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow) |
dec_cryo Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) |
RT FPGA vs cryo decoder |
ic_mcm Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) |
ic_cryolink Cryogenic microwave link between refrigerators |
same-fridge vs inter-fridge |
ic_cryolink Cryogenic microwave link between refrigerators |
ic_transducer Microwave–optical transducer (useful efficiency) |
microwave link vs optical link |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
fab_3d 3D machined superconducting cavities |
planar vs 3D |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
fab_stm STM hydrogen lithography (donors) |
foundry vs STM |
fab_trap Surface-electrode ion-trap microfabrication |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
MEMS vs standard CMOS fab for traps |
conflicts
conflicts
| From | To | Mechanism | Measured price | Mitigation | Status · source |
|---|---|---|---|---|---|
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
needs all-to-all connectivity | no nearest-neighbour device has run a high-rate code; on a static lattice the non-local checks need SWAP networks whose depth grows with the check span, and errors accumulate with it | long-range on-chip couplers (IBM c-couplers, Loon 2025-11) or physical transport (atoms, ions) | open — no mitigation shown at scale · 2025-06 |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
needs degree ≥ 6; heavy-hex insufficient without c-couplers | bivariate-bicycle codes need a degree-6 Tanner graph — two long-range connections per qubit — which heavy-hex (degree 2–3) cannot provide; without c-couplers no gross code runs | c-couplers (Loon), then Kookaburra module; measured coupler fidelity and length not yet published | open — no mitigation shown at scale · 2024-03 |
code_aft Algorithmic FT / transversal architectures |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
transversal permutations need transport | transversal gates between logical blocks need block-to-block qubit permutations; on a static lattice that is O(d) SWAP depth per logical gate, which erases the constant-depth advantage | physical transport (AOD tweezers, ion shuttling) — the reason the architecture is atom/ion-native | bypassed by a different node in a third layer · 2025-09 |
enc_cat Cat-code encoding (biased noise) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
unbiased code wastes the bias — needs repetition/XZZX/elevator codes | a CSS surface code corrects X and Z symmetrically, so a bias > 25 (Ocelot, 2025) buys nothing; the ~10× qubit saving of cat architectures exists only with bias-tailored codes | repetition (Ocelot), XZZX, elevator or LDPC-cat codes instead of the plain surface code | bypassed by a different node in a third layer · 2025-02 |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) encoding |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
plain surface code discards erasure flags | a matching decoder that ignores erasure flags sees a threshold of 0.937% instead of 4.15% — the erasure advantage is lost entirely | erasure-aware decoding (heralded-loss matching) — a decoder change, not a hardware change | mitigated at small scale · 2022-01 |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
destructive detection precludes repeated syndrome extraction on the same photon | a detected photon is gone: no repeated syndrome extraction on the same carrier, so a surface-code memory cycle cannot be run on flying qubits | fusion-based / measurement-based fault tolerance, where every photon is measured exactly once by design | bypassed by a different node in a third layer · 2023-02 |
g_ms Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate |
cx_bus Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) |
gate time grows with chain length (median 672 µs on Forte's 30-ion chain) | spectral crowding of the motional modes makes the gate slower and less faithful as the chain grows: median 672 µs on Forte's 30-ion chain vs ~10–30 µs on short chains | short chains in zoned QCCD traps (Quantinuum), amplitude/phase-modulated gates, or electronic gates on ≤ 4-ion segments | open — no mitigation shown at scale · 2025 |
fab_3d 3D machined superconducting cavities |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
cm-scale cavities cannot tile dense 2D lattices | cm-scale machined cavities give ~1 mode per cm²; a dense 2D lattice of them is impossible, so 3D bosonic qubits stop at a few tens of modes per module | mm-scale coaxial λ/4 and double-post cavities, or planar bosonic modes; density still an order below transmon lattices | open — no mitigation shown at scale · 2026-07 |
cx_crossbar Crossbar shared-line control (spins) |
g_exch Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) |
shared lines vs per-pair exchange calibration | one shared line drives many exchange gates at once, but J varies dot-to-dot with disorder; the 2024 16-dot crossbar showed no coherent qubit operation | 300 mm uniformity (~1% device-to-device), local floating-gate trims, or a semi-shared scheme with per-qubit correction lines | open — no mitigation shown at scale · 2024-07 |
ct_sfq SFQ digital control (millikelvin) |
transmon Transmon |
SFQ switching photons cause quasiparticle poisoning unless shielded (0.96% error source in 2023 MCM) | photons emitted by switching junctions lie above the aluminium gap (2Δ ≈ 90 GHz) and break Cooper pairs in the qubit film: T₁ decay plus correlated, non-Pauli bursts; 0.96(2)% of the 1.2(1)% error per Clifford in the 2023 multi-chip module | driver on a separate die, pulse-bandwidth limiting (projected 0.1%), quasiparticle traps / gap engineering, mm-wave shielding; SEEQC 2026 reports no detectable poisoning at 5 qubits | mitigated at small scale · 2023-09 |
code_color Colour code (transversal Cliffords) |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) |
colour-code syndromes contain three-body (hyperedge) events that pairwise matching cannot decode | weight-6 checks produce detection events that fire in triples; a plain matcher is not applicable, and the decoders that are (restriction, Möbius, Chromobius) lose accuracy — Google's d=5 colour memory reached 8.19(14)×10⁻³ per cycle with the search-based Tesseract decoder, worse than its d=5 surface code | hyperedge-capable decoders: Chromobius / restriction decoders, Tesseract (search), neural decoders; hook-free one-ancilla circuits (2026) reduce the hyperedge burden | mitigated at small scale · 2026-07 |
dec_gpu GPU decoding via NVQLink |
transmon Transmon |
GPU decoding over NVQLink adds a ~4 µs round trip to a ~1 µs surface-code cycle | NVQLink's measured round trip is 3.84 µs mean / 3.96 µs max, i.e. 3–4 surface-code cycles of a Willow-class transmon (~1.1 µs): syndromes queue faster than any single-cycle reaction, so real-time feed-forward (non-Clifford, teleportation) must wait | windowed / streaming decoding with an FPGA pre-decoder at the fridge, deferring only the reaction-critical decisions; slower carriers (atoms, ions: ms cycles) do not see the conflict | open — no mitigation shown at scale · 2025-11 |
transfers (node → additional platform paths)
transfers (node → additional platform paths)
| Node | Paths |
|---|---|
transmon Transmon |
Superconducting transmon, Superconducting dual-rail erasure |
cavity Bosonic cavity mode |
Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure |
ion Trapped atomic ion |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control |
enc_hf Hyperfine / clock-state qubit |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
enc_omg Metastable ('omg') erasure encoding |
Trapped ions — electronic gates, chip control, Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) encoding |
Superconducting dual-rail erasure, Photonic — fusion-based (DV) |
enc_gkp GKP grid encoding |
Superconducting bosonic (cat / GKP), Photonic — continuous-variable / GKP |
g_ryd Rydberg-blockade CZ |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
g_ms Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control |
g_exch Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) |
Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon |
g_fusion Linear-optical fusion (heralded) |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
g_bos Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure |
cx_nn Static nearest-neighbour lattice |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure, Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon, Defect-spin network nodes (NV/SiV/T), Topological (Majorana) |
cx_lr Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) |
Superconducting transmon, Quantum annealing |
cx_qccd Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control |
cx_aod Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
cx_switch Photonic switching / routing (EO, feed-forward) |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
ct_rt Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure |
ct_cryocmos Cryo-CMOS controller (4 K / mK) |
Superconducting transmon, Silicon / germanium quantum-dot spins |
ct_laser Laser + AOD/SLM optical control (atoms) |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
ct_base Baseband electrical control (spins, Majorana) |
Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon, Defect-spin network nodes (NV/SiV/T), Topological (Majorana) |
ro_disp Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure, Quantum annealing |
ro_fluor Fluorescence state detection (ions) |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control, Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) |
ro_img Fluorescence imaging of atom arrays |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
ro_s2c Spin-to-charge conversion + rf reflectometry |
Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon |
ro_spd Single-photon detection (SNSPD / TES) |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
ro_erasure Mid-circuit erasure check |
Superconducting dual-rail erasure, Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
code_surface Rotated surface code (+ yoked variants) |
Superconducting transmon, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native, Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon |
code_color Colour code (transversal Cliffords) |
Superconducting transmon, Trapped ions — QCCD, laser gates, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) |
code_qldpc Non-local qLDPC codes (bivariate-bicycle, 'gross') |
Superconducting transmon, Trapped ions — electronic gates, chip control |
code_highrate High-rate concatenated codes with transversal gates |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) |
code_erasure Erasure-adapted codes |
Superconducting dual-rail erasure, Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
code_bosonic Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
Superconducting bosonic (cat / GKP), Photonic — continuous-variable / GKP |
code_magic Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) |
Superconducting transmon, Trapped ions — QCCD, laser gates, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure, Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control, Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP, Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon |
dec_nn Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) |
Superconducting transmon, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) |
dec_relaybp Relay-BP for qLDPC (FPGA) |
Superconducting transmon, Trapped ions — electronic gates, chip control, Photonic — continuous-variable / GKP |
dec_gpu GPU decoding via NVQLink |
Superconducting transmon, Trapped ions — QCCD, laser gates, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs) |
dec_corr Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
ic_mcm Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure |
ic_ionphoton Ion–photon photonic link |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control |
ic_atomcavity Atom–photon cavity interface |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
ic_fibre Fibre links between photonic modules |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
fab_cmos 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) |
Superconducting transmon, Trapped ions — electronic gates, chip control, Silicon / germanium quantum-dot spins |
fab_sc Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) |
Superconducting transmon, Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure, Quantum annealing |
fab_3d 3D machined superconducting cavities |
Superconducting bosonic (cat / GKP), Superconducting dual-rail erasure |
fab_trap Surface-electrode ion-trap microfabrication |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Trapped ions — electronic gates, chip control |
fab_pic Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
fab_optics Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) |
Trapped ions — QCCD, laser gates, Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
enc_spin_ld Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding |
Silicon / germanium quantum-dot spins, Donor spins in silicon, Defect-spin network nodes (NV/SiV/T) |
ct_eo Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) |
Photonic — fusion-based (DV), Photonic — continuous-variable / GKP |
ro_imgfast Fast (≤ 20 µs) atom-array readout |
Neutral atoms — alkali (Rb/Cs), Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native |
defines (node → output; every row carries a source, a date and a number)
defines (node → output; every row carries a source, a date and a number)
| Node | Output | Metric | Value | Date | Source |
|---|---|---|---|---|---|
transmon |
error channel | Willow mean T1 / T2,CPMG | 68 µs / 89 µs (QEC chip) | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y |
transmon |
error channel | Willow mean simultaneous CZ error | 0.33 ± 0.18% (spec sheet) | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf |
transmon |
error channel | correlated burst rate | ~1 per hour on the 72-qubit processor (d=29 repetition code, 3×10⁹ cycles); decay ~400 µs; 10⁻¹⁰ logical floor | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
fluxonium |
error channel | record 2Q (CNOT, Manucharyan group) | 99.94% in 60 ns, > 99.9% over 24 days | 2024-07 | https://arxiv.org/abs/2407.15783 |
fluxonium |
error channel | MIT FTF CZ (RL-optimised mean) | 99.922% | 2023-09 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035 |
cavity |
error channel | cavity single-photon lifetime (Al, Yale) | 10 ms | 2013 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 |
cavity |
error channel | cavity-qubit coherence (Weizmann) | T1 25.6 ms / T2 34 ms | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 |
ion |
error channel | Helios (98 q) 2Q / SPAM | 7.9×10⁻⁴ / 4.8×10⁻⁴ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
ion |
error channel | memory | > 1 hour single-qubit coherence | 2021 | https://arxiv.org/abs/2008.00251 |
alkali |
count with quality | atoms with coherence | 6,100 Cs atoms, T2 12.6(1) s, 23-min trap lifetime (Caltech) | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
alkali |
count with quality | continuous operation | > 3,000 qubits held > 2 h; 300,000 atoms/s reloaded into tweezers, 30,000 initialised qubits/s | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 |
alkali |
count with quality | trapped (no gates) | 11,022 Rb atoms in 18,225 metasurface tweezers | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.02715 |
ae_atom |
error channel | erasure conversion demonstrated | 56% of 1Q errors → erasures (Yb-171) | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.05493 |
ae_atom |
error channel | Yb CZ | 99.72% post-selected / 99.40% raw | 2024-11 | https://arxiv.org/abs/2411.11708 |
photon |
error channel | source purity / HOM (Omega) | 99.5% / 99.5% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
photon |
error channel | QD source system efficiency | 71.2% (first above 2/3 loss threshold) | 2023-11 | https://arxiv.org/abs/2311.08347 |
squeezed |
error channel | on-chip GKP effective squeezing (Xanadu) | 0.62 dB vs ~9.75 dB required | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5 |
squeezed |
error channel | on-chip raw squeezing (poled TFLN) | 1.4 dB measured (> 10 dB loss-corrected) | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.08599 |
qd_spin |
error channel | 2Q on 300 mm foundry wafer | 99.04–99.56% (Diraq/imec) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
qd_spin |
count with quality | largest arrays | 18 qubits (Groove/QuTech Ge; HRL EO) | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.01063 |
donor |
error channel | nuclear-spin gates (range reported) | 99.5–99.99%; Bell > 99% (single 99.90(4)% CZ not isolable in the abstract) | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w |
defect |
error channel | NV gate errors (GST) | < 0.1% [P] — press release only, no primary paper | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ |
majorana |
error channel | single-nanowire parity switching time | 22 ± 1 s Z-parity lifetime in one wire of one tetron (not a qubit lifetime); two-loop device Z 12.4 ms vs X 14.5 µs (2025) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.03884 |
fluxq |
count with quality | Advantage2 | 4,400+ qubits, degree 20 | 2025-05 | https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/ |
enc_bare |
error channel | leakage suppression | 72× (all-microwave reset), residual 6.4×10⁻⁴ after 40 cycles | 2025-12 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 |
enc_hf |
error channel | leakage per 1Q Clifford (Helios) | 1.1×10⁻⁵ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
enc_omg |
error channel | erasure fraction (theory) | 98% of errors convertible (Yb-171) | 2022-01 | https://arxiv.org/abs/2201.03540 |
enc_omg |
error channel | [[4,2,2]] with erasure info | logical decay 1.9(4)× slower (unconditional decoding) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 |
enc_dualrail |
error channel | cavity dual-rail CZ | erasure 0.53%/gate, residual Pauli < 0.1%, 500 ns | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y |
enc_dualrail |
error channel | transmon dual-rail | erasure 2.5×10⁻²/check, residual 6×10⁻⁴, bias 42 | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.16292 |
enc_cat |
error channel | bit-flip time | 44 min mean (12-cat chip, preliminary); 22 s squeezed cat | 2025-09 | https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record |
enc_cat |
error channel | phase-flip per CX (Ocelot) | 9.6(4)×10⁻² at n̄=2 (bit-flip 3.5(4)×10⁻³); bias > 25 under the gate, > 30 idle | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 |
enc_gkp |
error channel | single-mode GKP logical error | 8.1×10⁻³/round (survival 0.24×0.39) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.06718 |
enc_gkp |
error channel | GKP qudit gain beyond break-even (UCSB + Google) | 1.82–1.87 | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y |
enc_gkp |
error channel | best bosonic memory gain (GKP, Yale) | 2.27(7) | 2023-03 | https://www.nature.com/articles/s41586-023-05782-6 |
enc_eo |
error channel | EO 1Q error (18 qubits) | 2×10⁻⁴ mean | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
enc_parity |
error channel | Z / X parity lifetimes | 12.4 ms / 14.5 µs in the quoted tuning (~9.3 ms / ~4 µs in others; the ~10³ ratio is robust, the point values are not) | 2025-07 | https://arxiv.org/abs/2507.08795 |
g_tc |
error channel | record CZ (tunable coupler, IQM) | 99.93% over 40 h | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.16437 |
g_tc |
error channel | record CZ (double-transmon coupler) | 99.90% in 48 ns | 2024-11 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 |
g_tc |
clock (cycle time) | gate time (Willow) | ~30 ns CZ | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y |
g_tc |
error channel | fleet EPLG (full width) | best 0.19% (ibm_boston), typical 0.37% | 2026-07 | https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 |
g_cr |
error channel | CR CNOT with intrinsic static-ZZ suppression (Kandala) | 99.77(2)% in a single 180 ns pulse | 2021 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501 |
g_ryd |
error channel | record CZ | 99.854% raw / 99.941% loss-post-selected | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.25987 |
g_ryd |
clock (cycle time) | gate time | 270 ns | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 |
g_ms |
error channel | Helios 2Q | 7.9×10⁻⁴ in ~70 µs | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
g_ms |
clock (cycle time) | IonQ Forte MS duration (30-ion chain, all 435 pairs) | 550–883 µs (median 672 µs) | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 |
g_ms |
clock (cycle time) | fastest laser gate (Schäfer et al., Oxford) | 99.8% at 1.6 µs | 2018 | https://arxiv.org/abs/1709.06952 |
g_elec |
error channel | record 2Q | 8.4×10⁻⁵ without ground-state cooling | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.17286 |
g_elec |
clock (cycle time) | gate duration | 225.8 µs (2025); ≈120 µs in 2024 (two 60 µs pulses, arXiv:2407.07694) | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.17286 |
g_exch |
error channel | foundry CZ | 99.04–99.56% (300 mm) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
g_exch |
error channel | EO CNOT best / mean | 9×10⁻⁴ / 3×10⁻³ | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
g_exch |
clock (cycle time) | mobile-spin CZ | 98.86% in 58 ns | 2026-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 |
g_fusion |
error channel | fusion Bell fidelity | 99.22% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
g_bos |
error channel | dual-rail cavity CZ | post-selected infidelity 0.029% (bound 0.12%), 500 ns | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y |
g_bos |
error channel | cavity beam-splitter (DC-SQUID coupler) | > 99.98%, ~100 ns swaps | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.00959 |
g_mbq |
error channel | status | no two-qubit operation, no entanglement | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.03884 |
g_anneal |
clock (cycle time) | coherent quench | 3.6–27 ns | 2025-03 | https://arxiv.org/abs/2403.00910 |
cx_nn |
count with quality | Nighthawk | 120 q, 218 couplers, 5,000 2Q gates/circuit | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance |
cx_nn |
error channel | CZ crosstalk (fitted budget term, Willow d=7) | 5.5×10⁻⁴ | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
cx_lr |
scaling path | long-range CZ | 99.81% over ≥ 2 mm | 2023 | https://arxiv.org/abs/2208.09460 |
cx_lr |
scaling path | IBM Loon | c-couplers + multilayer routing shown, no performance numbers | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance |
cx_qccd |
clock (cycle time) | time per full-width layer (Helios) | ~55 ms | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 |
cx_qccd |
scaling path | junction transport | 4 m/s, 0.013–0.03 quanta/round trip | 2022 | https://arxiv.org/abs/2206.11888 |
cx_qccd |
scaling path | grid-trap ion exchange | 2.5 kHz | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.00756 |
cx_qccd |
scaling path | two-module matter link (Universal Quantum) | 2,424 transfers/s, loss infidelity < 7×10⁻⁸ | 2023-02 | https://www.nature.com/articles/s41467-022-35285-3 |
cx_bus |
count with quality | independently benchmarked chain (Forte) | 30 ions, all 435 pairs | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 |
cx_bus |
count with quality | largest claimed chain (Tempo) | 100 ions, #AQ 64 [C] — a company claim, no per-pair data | 2025-10 | https://ionq.com/quantum-systems/tempo |
cx_aod |
clock (cycle time) | move time | 610 µm in 1.6 ms at 99.95%; 270 µm in 400 µs at 99.8% | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
cx_aod |
count with quality | zoned FT processor | 448 atoms, 256 in entangling zone | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
cx_shuttle |
scaling path | conveyor shuttling | 10 µm, 99.54%, up to 64 m/s | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5 |
cx_shuttle |
scaling path | weight-4 parity via shuttled ancilla | 97.7% per shuttle | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 |
cx_switch |
error channel | best in-line switch (PsiQuantum BTO) | 100 mdB insertion; 52(12) mdB fibre-to-chip | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
cx_switch |
error channel | system-scale switch loss (Aurora) | 0.19 dB/MZI; requirement ≈ 7 mdB | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
cx_switch |
error channel | BTO phase shifter | 0.33 dB·V | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
cx_crossbar |
scaling path | control lines vs dots (no coherent qubit operation) | 23 lines for 16 dots | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 |
ct_rt |
scaling path | I/O wall | > 4,000 high-density RF lines per fridge | 2026 | https://bluefors.com/ |
ct_rt |
count with quality | largest single-fridge chip | 1,121 qubits (Condor) | 2023-12 | https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033 |
ct_cryocmos |
scaling path | HRL 4 K controller sequencing QEC | ≤ 3.5 W, 366 DACs; d=5 bit-flip-only repetition code Λ=4.7 without room-temperature real-time electronics (arXiv Apr–May 2026, Nature Jul 2026) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
ct_cryocmos |
scaling path | IBM 14 nm at 4 K | 23 mW/qubit; 1Q 8×10⁻⁴ | 2024-02 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326 |
ct_cryocmos |
scaling path | mK CMOS next to spin qubits | ~20 nW/MHz per cell; fidelity impact 0.07% | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x |
ct_sfq |
scaling path | SEEQC mK SFQ control | 1Q > 99%, up to 99.9% (Nature Electronics) | 2026-03 | https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 |
ct_sfq |
scaling path | QP-poisoning-limited SFQ MCM | 1.2% error/Clifford, 0.96% from photon-mediated QP | 2023-07 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310 |
ct_fluxdac |
scaling path | bias lines per qubits | ~300 bias lines into the QPU, of which ~200 multiplexed lines address ~10⁵ on-chip DACs (whitepaper 2026-01-23); fluxonium MCM at 10 mK | 2026-01 | https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf |
ct_laser |
count with quality | SLM array | ~12,000 sites, 6,100 atoms | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
ct_laser |
scaling path | metasurface tweezers | 18,225 traps from 33 W | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.02715 |
ct_pic_trap |
scaling path | on-chip traps | 4 Rb atoms, 27.5 s lifetime | 2026-08 | https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-brings-qubit-control-on-chip/ |
ct_ionlaser |
scaling path | waveguide-delivered 2Q gate | > 99.3% | 2020-10 | https://www.nature.com/articles/s41586-020-2823-6 |
ct_ionmw |
error channel | chip-integrated microwave 1Q | 1.5×10⁻⁷ error per Clifford | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.04421 |
ct_ionmw |
scaling path | WISE architecture | 1,000 ions with ~200 signal sources (design) | 2023 | https://arxiv.org/abs/2305.12773 |
ct_base |
error channel | extrinsic control share of CNOT error | ~80% (HRL) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
ro_disp |
clock (cycle time) | readout pulse / fidelity (IQM) | 240 ns pulse (≈280 ns full window) / 99.94% simultaneous assignment; QNDness 99.3% | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2508.16437 |
ro_disp |
error channel | at-scale readout error | ~1×10⁻² (fleet) | 2025-08 | https://www.ibm.com/quantum/hardware |
ro_fluor |
clock (cycle time) | fastest ion readout | 11 µs at 99.931% (¹⁷¹Yb⁺, MoSi SNSPD) | 2019 | https://www.nature.com/articles/s42005-019-0195-8 |
ro_fluor |
error channel | Helios SPAM | 4.8×10⁻⁴ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
ro_img |
clock (cycle time) | typical mid-circuit readout | ~0.5–1 ms; 0.46% bit-flip, 0.24% loss | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
ro_img |
clock (cycle time) | fast imaging (emerging) | 17.6 µs, 99.89% discrimination, 98.8% survival — neutral ¹⁷⁴Yb, spinless (not qubit-state-resolved) | 2026-08 | https://arxiv.org/html/2605.24175 |
ro_s2c |
clock (cycle time) | fast readout (Oakes et al., Quantum Motion; rf single-electron box) | 99.2% in < 6 µs | 2023-02 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011023 |
ro_s2c |
error channel | best SPAM | 99.9% (100 µs integration) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
ro_spd |
error channel | wafer-scale median on-chip efficiency (PsiQuantum Omega, 300 mm) | 93.4% at ~2 K | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
ro_spd |
error channel | best on-chip efficiency (laboratory device) | 99.73% | 2025-10 | https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5 |
ro_qcap |
clock (cycle time) | readout | 1% error; SNR 1 in 3.6 µs | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 |
ro_qcap |
clock (cycle time) | independent replication (QuTech, InSb Kitaev chain) | ~1.85 ms dwell, SNR ~1.93 | 2026-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7 |
ro_erasure |
clock (cycle time) | transmon dual-rail check | 384 ns; FP/FN ≈ separation error 0.8% (SNR 11.6) | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.16292 |
ro_erasure |
clock (cycle time) | cavity dual-rail check | 1.8 µs, FP 0.51% / FN 3.7% | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4 |
ro_erasure |
clock (cycle time) | Yb erasure detection | 20 µs (1Q) / 420 µs (2Q) | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.05493 |
code_surface |
error channel | Λ (Willow, d=3→7) | 2.14 ± 0.02; d=7 record 7.72×10⁻⁴/cycle (Jul 2026) | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 |
code_surface |
error channel | Λ (USTC 107 q, d=7) | 1.40(6) | 2025-12 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 |
code_surface |
error channel | neutral-atom d=3→5 | 2.14(13)× in 4-round circuit | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
code_surface |
count with quality | teraquop footprint, plain patches (p=10⁻³) | ~1,500 physical/logical (800 with 1D yokes, 600 with 2D yokes) | 2023-12 | https://arxiv.org/abs/2312.04522 |
code_surface |
count with quality | teraquop footprint with correlated matching (p=10⁻³) | ~650 physical/logical | 2023-12 | https://arxiv.org/abs/2312.08813 |
code_color |
error channel | Λ₃/₅ (Google) | 1.56(4); logical Clifford 0.0027 | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 |
code_color |
error channel | 5-to-1 distillation on logical qubits | d=3: 95.1%→99.4%; d=5: 92.5%→98.6% | 2025-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 |
code_qldpc |
count with quality | gross code overhead | 288 physical for 12 logical (~24/logical) vs ~3,000 surface | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 |
code_qldpc |
error channel | IonQ memory: 4 logical in 18 ions (reported as [[18,4,3]]) | 3.95 ± 0.68 s vs 3.3 ± 0.9 s physical (leakage post-selected) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.06455 |
code_qldpc |
error channel | Zhejiang [[18,4,4]] on 32 SC qubits | 8.91%/logical/cycle (not break-even) | 2025-05 | https://arxiv.org/html/2505.09684 |
code_qldpc |
count with quality | RSA-2048 with qLDPC (Pinnacle) | < 100,000 physical qubits at 10⁻³, 1 µs cycle | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.11457 |
code_highrate |
count with quality | Helios [[80,48,4]] | 48 corrected logical qubits; logical gate error 1.0–1.2×10⁻⁴ | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 |
code_highrate |
count with quality | Harvard tesseract [[16,6,4]] | up to 96 d=4 logical qubits active | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
code_highrate |
count with quality | Quantinuum tesseract [[16,6,4]] on ions | transversal logical Clifford group in depth-one circuits, 12 addressable logical CZ pairs | 2026-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y |
code_erasure |
error channel | threshold with 98% erasure | 4.15% vs 0.937% | 2022-01 | https://arxiv.org/abs/2201.03540 |
code_erasure |
error channel | [[4,2,2]] erasure teleportation (atoms) | logical decay 1.9(4)× slower with erasure info in unconditional decoding | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 |
code_bosonic |
error channel | repetition-cat (Ocelot) | d=3 1.75% at | α | ²=1 → d=5 1.65% at |
code_bosonic |
count with quality | LDPC-cat estimate | 758 cats → 100 logical at 10⁻⁸ (assumes 0.1% phase-flip) | 2024-01 | https://arxiv.org/abs/2401.09541 |
code_bosonic |
count with quality | repetition-cat estimate (Gouzien et al.) | 126,133 cats for a 256-bit elliptic-curve logarithm in 9 h | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.06639 |
code_fusion |
error channel | loss threshold | 2.7% per photon (boosted 6-ring); 17.4% ({7,4}-encoded resource state) | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 |
code_aft |
clock (cycle time) | rounds per logical gate | O(d) → O(1) | 2024-06 | https://arxiv.org/abs/2406.17653 |
code_aft |
count with quality | Shor / P-256 on reconfigurable atoms | 10,000 atoms minimum (26,000 time-efficient); P-256 in days, RSA-2048 one to two orders longer | 2026-03 | https://arxiv.org/abs/2603.28627 |
code_aft |
count with quality | RSA-2048 on reconfigurable atoms (ISCA 2025) | 5.6 days on 19 M qubits at a 1 ms cycle | 2025-05 | https://arxiv.org/abs/2505.15907 |
code_magic |
error channel | cultivation (Google) | 0.9999(1), 8% acceptance, 40× error reduction | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.13908 |
code_magic |
error channel | code switching (Quantinuum) | ≤ 5.1×10⁻⁴ at 82.6% acceptance | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.14169 |
dec_mwpm |
clock (cycle time) | PyMatching v2 throughput | < 1 µs/round at d=17, p=0.1% | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.15933 |
dec_mwpm |
clock (cycle time) | Micro Blossom FPGA (ASPLOS 2025) | 0.8 µs average latency at d=13, p=0.1% | 2025-02 | https://arxiv.org/abs/2502.14787 |
dec_nn |
error channel | Willow d=7 with AlphaQubit2 | 7.72×10⁻⁴/cycle | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 |
dec_nn |
clock (cycle time) | FPGA NN decoder | 124 ns decode, 550 ns closed loop (d=3) | 2026-05 | https://arxiv.org/abs/2605.04892 |
dec_relaybp |
clock (cycle time) | FPGA Relay-BP | average < 1 µs per cycle at p < 3×10⁻³ (simulated syndromes) | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.21600 |
dec_fpga |
clock (cycle time) | Riverlane LCD | < 1 µs/round to d=17 | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x |
dec_fpga |
clock (cycle time) | Google real-time at d=5 | 63 µs latency, Λ=2.0 | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
dec_gpu |
clock (cycle time) | NVQLink RoCE round trip | 3.84 µs mean | 2025-10 | https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ |
dec_corr |
error channel | loss-aware ML decoding gain | 1.73(13)× | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
dec_rl |
error channel | RL-steered QEC | 20% LER cut, 3.5× stability vs drift; the same Willow d=7 run that yields 7.72(9)×10⁻⁴/cycle (see dec_nn) | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.08493 |
dec_cryo |
scaling path | QECOOL on-line SFQ decoder (simulation) | 2.78 µW at 2 GHz; latency not published | 2021-03 | https://arxiv.org/abs/2103.14209 |
dec_cryo |
clock (cycle time) | NISQ+ approximate SFQ decoder (design) | ≤ 20 ns latency | 2020-04 | https://arxiv.org/abs/2004.04794 |
dec_cryo |
scaling path | cryo-CMOS predecoder (design) | 3,780× syndrome-bandwidth reduction at < 0.56 mW | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.09807 |
ic_mcm |
count with quality | chiplet tiling | 108 q from 12 chiplets, median 2Q 99.1% (vs 99.5% at 36 q) | 2026-04 | https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system |
ic_mcm |
scaling path | coupled cryogenic cells | two cells coupled; 0.53 m² wiring area each | 2026-08 | https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics |
ic_cryolink |
error channel | 30 m link Bell fidelity / rate | 80.4% / 12.5 kHz | 2023-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0 |
ic_cryolink |
scaling path | 2026 modular link | waveguide loss < 0.03 dB/30 m; end-to-end transfer loss 0.55–0.65 dB, i.e. 86–88% transmission | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.15971v1 |
ic_ionphoton |
error channel | distributed CZ (Oxford) | remote Bell 96.9% at 9.7 s⁻¹; teleported CZ 86.2% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x |
ic_ionphoton |
clock (cycle time) | entanglement rate record | 250 s⁻¹ at F > 94% | 2024 | https://arxiv.org/abs/2404.16167 |
ic_atomcavity |
error channel | atom–photon efficiency (MPQ, Science 385, 179) | ~90% generation-to-detection | 2024-07 | https://arxiv.org/abs/2407.09109 |
ic_spinphoton |
error channel | SiV over 35 km | F = 0.69, ≤ 1 Hz | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z |
ic_spinphoton |
error channel | NV Delft–The Hague 25 km | F = 0.534, 0.022 s⁻¹ | 2024-04 | https://arxiv.org/html/2404.03723 |
ic_spinphoton |
error channel | T-centre inter-cryostat link (Photonic Inc.) | Bell F = 0.60(8) at 7.5 mHz; teleported-CNOT sequence post-selected, no gate fidelity | 2024-06 | https://arxiv.org/html/2406.01704v1 |
ic_spinphoton |
error channel | NV unconditional teleported CNOT (QuTech) | 63(4)% (4-qubit GHZ 64(4)%), real-time feed-forward, no post-selection | 2026-05 | https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 |
ic_transducer |
error channel | state of the art (review) | η_int 99.5%, η_tot 15%, N_add 0.16 (EO, 60 mK) | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.26976 |
ic_transducer |
scaling path | gap to useful | 3 orders of magnitude (noise, η, rate) for 99.7% remote gates at MHz | 2025-03 | https://arxiv.org/abs/2503.10842 |
ic_fibre |
error channel | chip-to-chip Bell fidelity | 99.72% over 42 m, conditional on heralded events (channel loss excluded) | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_cmos |
scaling path | wafer-scale statistics | > 24,000 devices/wafer, 96% single-electron tune-up, CD < 0.5 nm | 2024-10 | https://arxiv.org/abs/2410.16583 |
fab_cmos |
scaling path | multi-modality foundry LOI | GlobalFoundries $375 M (SC, ion, photonic, topological, spin) | 2026-05 | https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion |
fab_sc |
scaling path | junction frequency targeting (ABAA) | 97.4% success, 0.9 ± 2.4% of prediction | 2024-08 | https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z |
fab_sc |
count with quality | wafer-scale package (OQC) | > 500 qubits on one 3-inch sapphire die; T1 ~97 µs, T2e ~129 µs; no per-qubit control lines in the measured configuration | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.12773 |
fab_sc |
scaling path | Anderon foundry | 1 B CHIPS + 1 B IBM; SC wiring/TSV/bump; 30× device output vs 200 mm | 2026-05 | https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding |
fab_3d |
error channel | cavity Q (Al, Yale) | > 0.5×10⁹, single-photon lifetime 10 ms | 2013 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 |
fab_trap |
scaling path | Helios trap | 1,228 electrodes, 273 independent signals (2.8 per qubit) | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 |
fab_trap |
scaling path | standard-fab traps | 99.99% 2Q on chips from standard semiconductor fabs | 2025-10 | https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing |
fab_pic |
error channel | SiN waveguide loss (multimode) | 0.5 dB/m | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_pic |
error channel | SiN waveguide loss (single-mode) | 1.8(2) dB/m | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_pic |
error channel | wafer-scale median on-chip SNSPD efficiency | 93.4% at ~2 K, 300 mm | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_optics |
scaling path | system power / mass | 3 kW avg, 2,500 kg (Orion Gamma) | 2025-11 | https://www.pasqal.com/wp-content/uploads/2025/11/2509_Pasqal_Quantum-Computing-Processor_Brochure-RVB-V8.pdf |
fab_optics |
scaling path | continuous reload hardware | 300,000 atoms/s reloaded into tweezers; 30,000 initialised qubits/s | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 |
fab_mbe |
scaling path | replication | no independent replication of the InAs–Pb stack | 2026-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8 |
fab_stm |
count with quality | register size | 11 qubits | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w |
fab_diamond |
scaling path | device yield | 327 cavities resonance-characterised at room temperature (mean Q 1.1×10⁴); cooperativity > 1 shown on 2 | 2026-06 | https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ |
g_cv |
clock (cycle time) | Aurora clock | 1 MHz, 12 modes per cycle | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
g_mwspin |
error channel | NV 1Q/2Q (GST) | < 0.1% [P] — press release only, no primary paper | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ |
g_catcnot |
error channel | status | no experimental bias-preserving cat–cat CNOT | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 |
src_resource |
count with quality | largest emitter-fused graph state | 8 qubits, 0.4–2.3 coincidences/min | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 |
src_resource |
count with quality | independent emitter graph states (C2N Paris-Saclay) | reconfigurable 4-photon graph states from one quantum dot, ~0.5 Hz | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-59693-3 |
ct_eo |
clock (cycle time) | single-clock-cycle feed-forward | 1 MHz (Aurora) | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
ro_imgfast |
clock (cycle time) | fast imaging | 17.6 µs, 99.89%, survival 98.8% — neutral ¹⁷⁴Yb, spinless | 2026-08 | https://arxiv.org/html/2605.24175 |
7.11 Standard records — the dated numbers behind the derived clocks (nulls are honest: not published)
| Node | Quantity | Value | Scope | Date | Source · tag |
|---|---|---|---|---|---|
transmon |
T1 relaxation | 68 µs — Willow 105-qubit QEC chip: mean operating T1 = 68 us (spec sheet: 68 +/- 13 us; RCS chip 98 +/- 32 us) | typical | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [D] |
transmon |
T1 relaxation | 1.68 ms — Princeton Ta-on-Si 2D transmons: T1 up to 1.68 ms; median time-averaged Q_avg 9.7e6 across 45 qubits | best | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09687-4 · [D] |
transmon |
T2 coherence (echo/DD) | 89 µs — Willow 105-qubit QEC chip: mean T2,CPMG = 89 us | typical | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [D] |
transmon |
1Q gate time | 25 ns — Willow 105 q: all XY single-qubit rotations 25 ns (72-q processor: pi 35 ns, pi/2 18 ns) | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
idle / memory error per round | 0.009 — Google 72-q surface-code error budget: data-qubit idle error 0.9e-2 per cycle, weight 10, 20% of 1/Lambda | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
leakage per gate | 0.0002 — Google error budget: CZ leakage 2.0e-4 per gate; a separate 'leakage (heating)' term is 2.5e-4 | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
correlated-burst rate | 0.00028 Hz — 72-q processor, distance-29 repetition code: correlated error bursts approx. once an hour (3e9 cycles), decay ~400 us | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
fluxonium |
T1 relaxation | 1 ms — Somoroff et al. fluxonium: T1 stable around 1 ms over several months of operation | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
T2 coherence (echo/DD) | 1.48 ms — Somoroff et al. fluxonium: Ramsey T2* = 1.48 +/- 0.13 ms; no spin-echo T2 is reported | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
1Q gate time | 80 ns — Somoroff fluxonium X/2 and Y/2: Gaussian-edged square pulses, 60 ns plateau + 2x5 ns edges = 80 ns, >0.9999 avg fidelity | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
idle / memory error per round | not published — Honest null: fluxonium work reports coherence and gate fidelity only, no syndrome-extraction cycle. — No fluxonium QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
cavity |
T1 relaxation | 25.6 ms — Weizmann long-lived superconducting cavity: single-photon T1 = 25.6 ms | best | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 · [D] |
cavity |
T2 coherence (echo/DD) | 34 ms — Weizmann: single-photon-encoded cavity qubit coherence T2 = 34 ms | best | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 · [D] |
cavity |
1Q gate time | not published — Null to avoid duplicating g_bos: the mechanism, not the carrier, defines the single-qubit gate. — A bosonic mode has no intrinsic 1Q gate; the gate is ancilla- or beam-splitter-mediated and is recorded on g_bos (~200 ns) | typical | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
cavity |
idle / memory error per round | not published — Honest null: bosonic results are quoted per gate (erasure, Pauli), never per syndrome round. — No cavity-qubit QEC round with a published per-round idle error; dual-rail 1Q gate erasure is ~0.1% | typical | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
ion |
T1 relaxation | 1.19e+04 s — Single 171Yb+ memory: T1 = 11,902 +/- 2,209 s from the process-matrix fit | best | 2020-08 | https://arxiv.org/pdf/2008.00251 · [D] |
ion |
T2 coherence (echo/DD) | 4.24e+03 s — Single 171Yb+ with KDDxy DD (0.4 s interpulse): T2 = 4,235 +/- 576 s; | 0>, | 1> coherence 15,943 +/- 3,190 s | best |
ion |
1Q gate time | not published — Null on the carrier by design - the mechanism defines it; see g_ms and g_elec t1q records. — Ion 1Q gate time is set by the drive mechanism: laser Raman 110 us (g_ms, IonQ Forte); near-field microwave 8 us (g_elec) | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/pdf/2308.05071 · [D] |
ion |
idle / memory error per round | 0.0005 — Quantinuum Helios (98 q): linear memory error rate 5(1)e-4 per qubit per transport-idle step; quadratic term 0.7(2)e-4 | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
ion |
leakage per gate | 1.12e-05 — Helios: single-qubit gate leakage 1.12(6)e-5 per Clifford; ternary readout shows 4.2(7)e-3 leakage population after prep | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
alkali |
T1 relaxation | 1.38e+03 s — Caltech 6,100-atom Cs tweezer array: room-temperature trapping lifetime 23 minutes | best | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
alkali |
T2 coherence (echo/DD) | 12.6 s — Caltech 6,100 Cs atoms in ~12,000 tweezers: hyperfine qubit coherence T2 = 12.6(1) s | best | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
alkali |
1Q gate time | 5 µs — Harvard/QuEra 448-atom processor: global Raman path at ~0.5 MHz Rabi gives ~5 us rotations (composite pulses) | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/html/2506.20661v1 · [D] |
alkali |
idle / memory error per round | not published — Honest null: idle/transport dephasing is folded into the logical per-round figure, not decomposed. — Not separately quantified: the 448-atom paper reports only combined logical error 0.62(3)% per round (d=5) and a 4 ms cycle | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/html/2506.20661v1 · [D] |
alkali |
leakage per gate | 8e-05 — 87Rb CZ: leakage to F=1 0.008(1)% per atom per gate (Rydberg T1 decay + intermediate-state scattering) | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
ae_atom |
T1 relaxation | 6.42 s — 171Yb nuclear-spin qubit: tweezer lifetime 6.42(3) s (parametric heating); spin depolarization tens of s, ~100 s with a few G | typical | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
T2 coherence (echo/DD) | 7.9 s — 171Yb nuclear-spin qubit in tweezers: spin-echo T2 = 7.9(4) s; Ramsey T2* = 3.7(4) s | best | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
1Q gate time | 170 ns — 171Yb nuclear-spin qubit: 170 ns pi/2 pulses (submicrosecond rotations), 5.2(5)e-3 error per Clifford | best | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
idle / memory error per round | not published — Honest null: Yb results are reported per gate (99.72% post-selected CZ) and as erasure fraction. — No alkaline-earth erasure-qubit QEC round with a published per-round idle/memory error | typical | 2024-11 | https://arxiv.org/abs/2411.11708 · [D] |
photon |
T1 relaxation | 0.0228 — PsiQuantum Omega: BTO electro-optic phase shifter insertion loss ~100 mdB (2 mm); SiN waveguide 0.5+/-0.3 dB/m multimode | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
T2 coherence (echo/DD) | not published — Honest null: dephasing has no photonic counterpart; distinguishability plays that role. — No T2 for photons; the analogue is indistinguishability - HOM visibility 99.50(25)%, source spectral purity 99.5(1)% | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
1Q gate time | not published — Honest null: the paper gives component losses and a loss-voltage product, not switching times. — 1Q gates on dual-rail photons are passive phase shifters and beam splitters; no gate duration is stated in the Omega paper | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
idle / memory error per round | not published — Honest null: photonic FT is measurement-driven, so idle error is replaced by delay-line loss. — No photonic QEC round has been demonstrated; a fusion network has no idling syndrome cycle | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
squeezed |
T1 relaxation | 0.615 — Xanadu Aurora: refinery-chip insertion loss 4.15 dB average; heralded optical paths >95% total loss; sources chip 1.82 dB | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
T2 coherence (echo/DD) | not published — Honest null: CV dephasing shows up as squeezing degradation (dB), not as a decay time. — No T2 for CV modes; Aurora reports nullifier variances held below vacuum noise over 2 h continuous acquisition | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
1Q gate time | not published — Null on the carrier by design to avoid duplicating the g_cv t1q record (1 us per cycle). — 1Q Gaussian operations are clocked, not pulse-timed; the 1 MHz Aurora cycle is recorded on g_cv | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
idle / memory error per round | not published — Honest null: Aurora needs a 20-30x (in dB) component-loss improvement before rounds exist. — No CV QEC round with a published per-round idle error; loss per round is the equivalent quantity and is unstated | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
qd_spin |
T1 relaxation | 9.5 s — 300 mm foundry Si/SiGe (Diraq/imec), device A: spin relaxation T1 = 9.5 s | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
T2 coherence (echo/DD) | 1.9 ms — 300 mm foundry Si/SiGe device A: Hahn-echo T2 = 1.9 ms; Ramsey T2* = 40.6 us. No CPMG reported | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
1Q gate time | 400 ns — 300 mm foundry Si/SiGe: single-qubit (EDSR) gates ~400 ns at 99.45-99.97% fidelity; CZ 100-500 ns | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
idle / memory error per round | not published — Honest null: largest arrays are 18 qubits, below any syndrome-extraction demonstration. — No spin-qubit QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
leakage per gate | not published — Honest null: the ERR coordinate lists 'leak' for qd_spin but no primary source quantifies it. — Leakage to valley or triplet states per gate is not reported in the 300 mm foundry paper or its device tables | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
donor |
T1 relaxation | not published — Honest null: those lifetimes are mean times between spontaneous flips during readout, not T1. — No T1 reported for the P donor electron or nuclear spin; the supplementary gives only readout-limited nuclear lifetimes 2,900 s / 7,900 s | best | 2014-02 | https://arxiv.org/pdf/1402.7140 · [D] |
donor |
T2 coherence (echo/DD) | 35.6 s — 28Si:P ionised 31P+ nuclear qubit: T2(DD) = 35.6 s, Hahn 1.75 s, T2* 0.6 s; electron T2(DD) = 0.56 s | best | 2014-02 | https://arxiv.org/pdf/1402.7140 · [D] |
donor |
T2 coherence (echo/DD) | 44.5 ms — SQC 11-qubit donor register: nuclear T2(Hahn) 3-660 ms (T2 1-46 ms); electron T2(Hahn) ~350 us, T2 ~20 us | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
donor |
1Q gate time | not published — Honest null: donor papers report control fidelity (99.10-99.99% 1Q) without gate times. — No pi-pulse duration in ns or us is stated in Muhonen 2014 or in the SQC 11-qubit paper; only fidelities are given | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
donor |
idle / memory error per round | not published — Honest null: the largest donor register is 11 qubits (9 nuclear data + 2 ancilla electrons). — No donor QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
defect |
T1 relaxation | 3.6e+03 s — NV electron spin in a 10-qubit diamond register (4 K): T1 = 3.6(3)e3 s, i.e. > 1 hour | best | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
defect |
T2 coherence (echo/DD) | 600 ms — NV electron spin: T2 ~ 0.6 s (580 ms) with 8192-pulse CPMG at 77 K in isotopically pure diamond | best | 2013-04 | https://www.nature.com/articles/ncomms2771 · [D] |
defect |
1Q gate time | 997 µs — Delft NV register: nuclear-spin 1Q gates via electron-controlled DD take 419-2,371 us; electron MW Rabi is 14 MHz | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
defect |
idle / memory error per round | not published — Honest null: defect centres are used as network nodes; the logical-qubit work reports per-gate only. — No NV/SiV QEC round with a published per-round idle error | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
majorana |
T1 relaxation | 22 s — InAs-Pb tetron, single wire: Z-parity lifetime 22 +/- 1 s (Poissonian fit, 200 ms integration, 324 dwell intervals) | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
T2 coherence (echo/DD) | not published — Honest null. The node's 'X loop 14.5 us (2025)' figure was not found in the sources I opened. — No coherent superposition of a Majorana qubit has been prepared, so no T2 exists; only Z-basis parity switching is measured | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
1Q gate time | not published — Honest null. Parity readout takes 3.6 us for SNR 1 (InAs-Al, 2025) but is not a gate. — No Majorana single-qubit gate has been demonstrated; gates would be sequences of parity measurements (g_mbq) | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
idle / memory error per round | not published — Honest null: no two-qubit operation and no Bell test exist for this carrier. — No QEC round; no logical or idle error per round has been measured on any Majorana device | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
fluxq |
T1 relaxation | not published — Honest null: relative claims only; the ICE chapter refers users to D-Wave support for per-system data. — D-Wave publishes no absolute T1 for Advantage2 flux qubits - only '2x longer coherence time' and '4x lower noise' vs Advantage | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/wakjcpsf/adv2_4400q_whitepaper-1.pdf · [C] |
fluxq |
T2 coherence (echo/DD) | not published — Honest null: beyond ~30 ns the data diverge from coherent theory because of thermal noise. — No T2 published; the operational proxy is the coherent-annealing window, quoted as anneal times below 30 ns | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
fluxq |
1Q gate time | not published — Honest null by construction: fluxq is an analog-Hamiltonian carrier, not a gate-model qubit. — An annealer has no gates; the closest quantity is the 5 ns minimum fast-anneal time (vs 0.5-1 us previously) | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
fluxq |
idle / memory error per round | not published — Honest null by construction. — No QEC rounds exist in an annealer, so there is no idle error per round | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/wakjcpsf/adv2_4400q_whitepaper-1.pdf · [C] |
g_tc |
2Q error under full-width parallel operation | 0.0033 — Willow 105 q QEC chip: two-qubit gate error 0.33% +/- 0.18% (CZ), stated as 'mean, simultaneous' in the spec sheet | typical | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf · [C] |
g_tc |
2Q error under full-width parallel operation | 0.0019 — IBM fleet, Q2 2026: best EPLG 0.19% (ibm_boston); 2,210 qubits across 15 QPUs, best CLOPS 330K+ | best | 2026-07 | https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 · [C] |
g_tc |
crosstalk | 0.00055 — Google 72-q error budget: CZ crosstalk 5.5e-4 per gate, weight 91, 11% of 1/Lambda - separate from the 2.8e-3 CZ term | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
g_cr |
2Q error under full-width parallel operation | 0.017 — ibm_sherbrooke (Eagle r3, 127 q, fixed-coupling CR): EPLG 1.7e-2 at chain length 100 (layer fidelity 0.19); 0.26 at N=80 | typical | 2023-11 | https://arxiv.org/abs/2311.05933 · [D] |
g_cr |
crosstalk | not published — Honest null: EPLG folds CR crosstalk in but does not separate it. — No simultaneous-minus-isolated crosstalk figure is published for cross-resonance; Kandala 2021 reports static-ZZ suppression, not a rate | typical | 2021-09 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501 · [D] |
g_ryd |
2Q error under full-width parallel operation | 0.005 — Harvard/Lukin: CZ at 99.5% fidelity on up to 60 atoms entangled in parallel by a global Rydberg pulse | typical | 2023-04 | https://arxiv.org/abs/2304.05420 · [D] |
g_ryd |
2Q error under full-width parallel operation | 0.00146 — 87Rb CZ 99.854(4)% raw / 99.941(3)% loss-postselected, benchmarked on 8 simultaneous gate sites, stable 10 h | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
g_ryd |
crosstalk | not published — Honest null: neither the 60-atom nor the 8-site benchmark separates a crosstalk term. — No simultaneous-minus-isolated crosstalk figure is published; with a global Rydberg pulse crosstalk is inside the parallel number | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
g_ms |
1Q gate time | 110 µs — IonQ Forte, 30-ion chain: total duration of each single-qubit Raman gate is 110 us; median 1Q error 2.0e-4 | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/pdf/2308.05071 · [D] |
g_ms |
2Q error under full-width parallel operation | 0.00079 — Quantinuum Helios (98 q): 2QRB infidelity 7.9(2)e-4 averaged over all operational zones; cycle benchmarking 8.1(2)e-4 | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
g_ms |
crosstalk | 1e-05 — Quantinuum H2 datasheet: crosstalk error typical 1e-5, range 1e-6 to 2e-4 | typical | 2024-06 | https://assets.website-files.com/62b9d45fb3f64842a96c9686/665f5f21ce5b0435bcd32917_Quantinuum%20H2%20Product%20Data%20Sheet%20v1.4%204Jun24.pdf · [C] |
g_elec |
1Q gate time | 8 µs — Oxford Ionics near-field microwave 1Q gate: 8 us total (7.5 us coherent + 0.5 us dead), 8.4(7)e-6 error per Clifford | best | 2024-07 | https://arxiv.org/pdf/2407.07694 · [D] |
g_elec |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null: no multi-zone simultaneous 2Q benchmark has been published for this mechanism. — The 8.4(7)e-5 smooth gate and the 3(1)e-4 / 4.7(7)e-4 12 h and 60 h figures are two-ion measurements, not full-width parallel | best | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.17286v1 · [D] |
g_elec |
crosstalk | 1.6e-06 — Oxford Ionics: residual interaction with hidden spectator qubits 1.6(8)e-6 per Clifford; between zones <= ~1e-6 | best | 2024-07 | https://arxiv.org/pdf/2407.07694 · [D] |
g_exch |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null: largest exchange-coupled arrays are 18 qubits, and are benchmarked pairwise. — The 99.04-99.56% 300 mm CZ fidelities are isolated two-qubit RB; no simultaneous or full-width spin-qubit measurement exists | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
g_exch |
crosstalk | not published — Honest null: electrostatic crosstalk in dense dot arrays is cited as a known issue, not quantified. — Not reported: the 300 mm paper gives only Stark-shift coefficients (e.g. 31.3(3) MHz/V/T on the J gate), not a crosstalk error | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
g_fusion |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null. Related Omega numbers: SPAM 99.98(1)%, chip-to-chip interconnect 99.72(4)%. — Fusion Bell-state fidelity 99.22(12)% is a single-fusion measurement; no parallel or network-scale fusion figure is published | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
g_fusion |
crosstalk | not published — Honest null by construction - linear optics has no static coupling between qubits to leak. — No crosstalk figure: fusion failure is heralded and enters the loss budget, not a coherent-error budget | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
g_bos |
1Q gate time | 200 ns — Yale dual-rail cavity qubit: beam-splitter single-qubit gate ~200 ns, post-selected RB error ~0.01%, erasure ~0.1% | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_bos |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null: no multi-pair simultaneous operation of ancilla-mediated bosonic gates is published. — Dual-rail CZ 0.029(6)% post-selected (0.53(2)% erasure per CZ, Pauli <0.1%) is a two-qubit measurement, not a parallel one | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_bos |
crosstalk | not published — Honest null: SPAM ~0.02% and bit-flip errors at the 1e-6 level are given, but no crosstalk term. — No crosstalk figure published for ancilla-mediated bosonic gates or for the DC-SQUID beam-splitter coupler | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_mbq |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null: nothing to measure - no braiding, no entanglement, no Bell test. — No two-qubit Majorana operation exists, in parallel or otherwise; only single-wire parity readout has been demonstrated | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
g_mbq |
crosstalk | not published — Honest null by construction. — No measurement-based Majorana gate has been demonstrated, so no crosstalk figure can exist | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
g_anneal |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null by construction: performance is quoted as anneal time and solution quality. — Annealing evolution is not a gate; no two-qubit error rate is defined or published for D-Wave hardware | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
g_anneal |
crosstalk | 0.0121 — D-Wave ICE: delta-J std ~0.0095-0.0155 and delta-h std ~0.010-0.026 through the anneal; background susceptibility chi -0.04 to -0.015 | typical | 2026-09 | https://docs.dwavequantum.com/en/latest/quantum_research/errors.html · [C] |
cx_nn |
connectivity degree | 3.63 — IBM Nighthawk: '120 qubits linked together with 218 next-generation tunable couplers' in a square lattice -> mean degree 2x218/120 = 3.63 | typical | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance · [C] |
cx_nn |
transport per round | 0 — Zero by construction: a static coupler lattice moves no qubits; the whole 1.1 us Willow / 921 ns Sycamore cycle is gates, measure, reset | typical | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
cx_lr |
connectivity degree | 6 — Design target, not a measured device: gross-code layouts need 'a degree-6 graph that consists of two edge-disjoint planar subgraphs' | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
cx_lr |
transport per round | 0 — Zero: c-couplers and mm-scale resonator links are static wiring, not transport; the gross-code cycle is 7 CNOT layers with no move step | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
cx_qccd |
connectivity degree | 97 — Helios: 98-qubit ion processor with 'all-to-all connectivity enabled by a rotatable ion storage ring' joining two operation regions | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
cx_qccd |
transport per round | 55 ms — Helios: 'an average of 55 ms per layer' for a full-width depth-1 layer (transport + ground-state cooling + gates); 2Q gate itself is ~70 us | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
cx_qccd |
transport per gate layer | 1.13 ms — H1 QCCD primitives: interzone shift 283 us, intrazone shift 58 us, split/combine 128 us, swap 200 us; sideband cooling 850 us and 650 us | typical | 2020-03 | https://arxiv.org/pdf/2003.01293 · [D] |
cx_qccd |
transport per gate layer | 33 ms — Full-width upper bound: transport is '60% on average' of H2 circuit time; on Helios's 55 ms 98-qubit layer that is ~33 ms of transport | best | 2023-05 | https://arxiv.org/pdf/2305.03828 · [D] |
cx_bus |
connectivity degree | 29 — IonQ Forte: 'single-chain 30-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all operations', benchmarked over all 30-choose-2 = 435 pairs | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 · [D] |
cx_bus |
transport per round | not published — Honest null. Ion transport time belongs to cx_qccd (55 ms per full-width Helios layer). — Not applicable: a single motional-bus chain performs no transport between zones; all 435 Forte pairs are addressed in place | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 · [D] |
cx_aod |
connectivity degree | 447 — 448-atom zoned processor: 'atoms are rearranged with the AOD traps to enable arbitrary connectivity': all-to-all, degree N-1 | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 · [D] |
cx_aod |
transport per round | 1.6 ms — Caltech 6,100-atom array: 'atoms transported by 610 um in 1.6 ms' with ~99.95% fidelity; 270 um moves take 0.35-1 ms at 99.85-99.94% | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
cx_aod |
transport per gate layer | 200 µs — Harvard/QuEra logical processor: 'characteristic free-space movement time between gates is roughly 200 us'; SLM-AOD transfer adds 150-300 us | typical | 2023-12 | https://arxiv.org/pdf/2312.03982 · [D] |
cx_shuttle |
connectivity degree | 4 — Ge/Si array: one mobile shuttled ancilla reaches the 4 data qubits of a weight-four parity check; no mean coupler degree is published | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_shuttle |
transport per round | 4.84 µs — Ge/Si spin array: 'the shortest weight-four parity-check circuit has a duration of 4.84 us'; 1.2 um round-trip shuttle path at 1.8 m/s | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_shuttle |
transport per gate layer | 670 ns — Ge/Si spin bus: '1.2-um round-trip shuttling path' at 'a speed of 1.8 m s-1' = ~670 ns per round trip; a DCZ 'uses two rounds of shuttling' | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_switch |
connectivity degree | not published — Honest null. The meaningful cost is loss per switch: 100 mdB in-line (BTO), 0.19 dB/MZI at system scale. — Undefined for a switch fabric: connectivity is reprogrammed each clock cycle, and no mean degree is published for Omega or Aurora | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
cx_switch |
transport per round | not published — Honest null. Feed-forward latency (1 us single-clock-cycle on Aurora) is recorded on the control layer. — No transport and no syndrome round: photons propagate at c through the switch network and are consumed by fusion, not idled between rounds | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
cx_crossbar |
connectivity degree | 3 — Ge crossbar: 'two-dimensional 16-quantum-dot system' on a 4x4 grid with 23 gates; 24 nearest-neighbour bonds / 16 dots gives mean degree 3.0 | best | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 · [D] |
cx_crossbar |
transport per round | not published — Honest null: without coherent operation there is no round to time. — No syndrome round: the crossbar showed charge control only (tunnel coupling 3-20 GHz), no coherent qubit operation and no shuttling schedule | best | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 · [D] |
ct_rt |
feed-forward latency | 63 µs — Google Willow d=5: 'average decoder latency of 63 us ... with a cycle time of 1.1 us'; Fig. 4c gives 63 +/- 17 us | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
ct_rt |
feed-forward latency | 9.6 µs — Rigetti Ankaa-2 + FPGA decoder: '9.6 us' total response over 9 rounds = 6.5 us decoding + 3.1 us communication and control | best | 2024-10 | https://arxiv.org/html/2410.05202v1 · [D] |
ct_rt |
control lines per qubit | 4 — Bluefors KIDE: 'over 4 000 RF lines' and 'supports more than 1000 qubits', i.e. ~4 RF lines per qubit at rated capacity | typical | 2026-09 | https://bluefors.com/products/kide/ · [C] |
ct_rt |
recalibration interval | 4.32e+04 s — VTT/IQM superconducting QPUs are calibrated 'twice a day at 00:45 UTC and 14:15 UTC' (frequency, amplitude, readout, CZ, RB) | typical | 2026-09 | https://qx.vtt.fi/docs/calibration.html · [C] |
ct_cryocmos |
feed-forward latency | not published — Honest null: a custom instruction set is described, but no measurement-to-gate latency. — No feed-forward latency stated: HRL's d=5 repetition code ran from the on-chip sequencer without room-temperature real-time electronics | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_cryocmos |
control lines per qubit | 8.7 — HRL 4 K cryo-CMOS: '156 output channels, 366 DACs' driving '54 exchange-coupled quantum dots, configurable to host up to 18 EO qubits' | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_cryocmos |
recalibration interval | not published — Honest null. — No recalibration interval or drift figure is given for the 4 K controller | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_sfq |
control lines per qubit | not published — Honest null: the demux factor is asserted qualitatively; the quantitative claim is 1Q >99%, up to 99.9%. — SEEQC mK SFQ uses 'digital demultiplexing to distribute control pulses to several qubits, thus breaking the linear scaling' | typical | 2026-03 | https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 · [D] |
ct_fluxdac |
control lines per qubit | 0.109 — D-Wave 512 q: '512 single-, 3520 two- and 512 three-stage flux-DACs are controlled with an XYZ addressing scheme requiring 56 wires' | typical | 2014-01 | https://arxiv.org/abs/1401.5504 · [D] |
ct_laser |
feed-forward latency | 5 µs — 87Rb cavity MCM: 'a 5 us wait time after each 40 us detection window is used to process measurement information' | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ct_laser |
control lines per qubit | not published — Honest null: channels scale with AOD tones (rows+columns), not atom number; no per-atom figure published. — Global optics: 'a global Raman path illuminating the entire array is used for global rotations'; traps come from one SLM plus crossed AODs | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ct_laser |
recalibration interval | not published — Honest null: a cycle rate, not a cadence. — No recalibration interval published; the paper only notes 'Rabi calibrations with a 4-ms cycle time' | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ct_pic_trap |
control lines per qubit | 1 — Pasqal on-chip tweezers: 'four optical traps through a single photonic chip ... to hold four individual rubidium atoms', ~27.5 s lifetimes | best | 2026-08 | https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-brings-qubit-control-on-chip/ · [C] |
ct_ionlaser |
recalibration interval | 5 s — Quantinuum Helios: 'magnetic field calibrations (every ~5 s)'; field drift ~200 uG over 24 h | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ct_ionlaser |
feed-forward latency | not published — Honest null; timing is dominated by ~70 us 2Q gates and ~300 us post-transport cooling. — No measurement-to-conditioned-operation latency is published for H2/Helios mid-circuit conditional operations | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ct_ionmw |
control lines per qubit | 0.2 — WISE: 'operate a fully connected 1000-qubit trapped ion quantum computer using ~200 signal sources' (integrated switching) | theory | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.12773 · [S] |
ct_base |
control lines per qubit | 0.18 — Si quantum-dot crossbar: 'combined control reduces the total number of gate lines to N_wires ~ 4*sqrt(2N)+1' - ~180 lines for 1,000 qubits | theory | 2017-11 | https://arxiv.org/pdf/1711.03807 · [S] |
ct_base |
feed-forward latency | not published — Honest null: that is calibration feedback, not measurement-conditioned gating. — Real-time feedback tracks the SET operating point and Larmor/Rabi frequencies, but no latency is quoted | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ct_base |
recalibration interval | not published — Honest null; the qualitative statement is itself the state of the art for spin qubits. — 'The consistent calibration of qubits at the level demonstrated here remains an intensive manual process' - no interval given | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_disp |
reset / initialisation time | 160 ns — Google surface code: 'Cycle duration is 921 ns, including 500 ns measurement and 160 ns reset' (measure-qubit multi-level reset) | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/pdf/2207.06431 · [D] |
ro_disp |
reset / initialisation time | 25 ns — IBM Nighthawk r2: activating the reset coupler pulls effective T1 from ~200 us median 'down to roughly 25 nanoseconds' | best | 2026-08 | https://www.ibm.com/quantum/blog/nighthawk-r2 · [C] |
ro_disp |
reset error | 0.002 — Unconditional all-microwave reset via | f0>- | g1> transfer to the resonator: <500 ns, 0.2% residual excitation | best |
ro_disp |
SPAM error | 0.0077 — Willow 105-q QEC chip: measurement error 0.77% +/- 0.21% (repetitive, measure qubits); RCS chip 0.67% +/- 0.51% (terminal) | typical | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf · [C] |
ro_disp |
SPAM error | 0.0006 — IQM, 240 ns readout pulse with | f>-shelving + TWPA: simultaneous assignment fidelity 'above 99.94%' for both qubits | best | 2025-08 |
ro_disp |
QND fidelity / survival | 0.993 — IQM: 'QNDness 99.3% for both qubits', measured without the shelving gate | best | 2025-08 | https://arxiv.org/html/2508.16437v1 · [D] |
ro_fluor |
reset / initialisation time | 20 µs — 137Ba+: 'Population initialization is performed by turning on pi-polarized 493 nm light ... for 20 us' (optical pumping) | best | 2024-09 | https://arxiv.org/html/2409.05805 · [D] |
ro_fluor |
reset error | not published — Honest null: Helios reports SPAM 4.8(6)e-4 as one number, not split into prep and measure. — No separate initialisation/reset error is published for H2 or Helios; both quote a combined SPAM figure only | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_fluor |
SPAM error | 0.00048 — Quantinuum Helios: 'average infidelities of ... 4.8(6) x 10-4 for state preparation and measurement' | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_fluor |
SPAM error | 5e-06 — 137Ba+ heralded SPAM: 7(4)e-6 optical qubit, 5(4)e-6 metastable, 8(4)e-6 ground-level; 400 us camera exposure | best | 2024-09 | https://arxiv.org/html/2409.05805 · [D] |
ro_fluor |
QND fidelity / survival | not published — Detection is QND for the surviving ion by construction; only leakage/crosstalk are quantified. — No QND fidelity or measurement-survival number is quoted for H2/Helios ion readout | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_img |
reset / initialisation time | 90 ms — Atom Computing: atom reload cycle '~90 ms, which includes the software processing time and a sequence buffer time of ~20 ms' | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.04079v1 · [D] |
ro_img |
reset / initialisation time | 80 ms — Continuous 3,000-atom system: an array segment is ejected and refilled 'every ~80 ms'; 300,000 atoms/s trapped, 30,000 qubits/s initialised | best | 2025-06 | https://www.arxiv.org/pdf/2506.20660 · [D] |
ro_img |
reset error | 0.0095 — Atom Computing: mid-circuit-measurement reset loss 9.5(4.6)e-3 per MCM cycle; initial load loss 6.8(6.8)e-3 | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.04079v1 · [D] |
ro_img |
SPAM error | 0.0046 — Harvard/QuEra 448-atom: '0.46(4)% bit-flip error and 0.24(2)% loss' per non-destructive spin-to-position readout | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ro_img |
QND fidelity / survival | 0.998 — Harvard/QuEra 448-atom: non-destructive readout with 0.24(2)% atom loss, i.e. 99.76% survival per mid-circuit image | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ro_s2c |
reset / initialisation time | 1 µs — Si spins: 'heralded initialization protocol ... repeated the initialization if unsuccessful', with a t_ramp = 1 us ramp at V_J = 1.12 V | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
reset error | not published — Heralding discards failed initialisations, so a bare init error is not defined for this protocol. — Initialisation error is not reported separately from the 99.9% SPAM figure | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
SPAM error | 0.001 — Si spins, Pauli spin blockade + d.c. single-island SET: 'SPAM fidelities reach up to 99.9%' at t_int = 100 us; best device 99.95(8)% | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
QND fidelity / survival | not published — Spin-to-charge conversion destroys the spin state on a singlet outcome, so QND is not claimed. — No QND or repeated-readout fidelity is reported for the PSB/SET spin readout | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_spd |
reset / initialisation time | 20.3 ns — SNSPD dead time, not a qubit reset: 'recovery time tau_rec,exp is suppressed from 20.3 ns at Ih = 0 uA to 7.1 ns'; 120 Mcps | typical | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.11832 · [D] |
ro_spd |
reset error | not published — Honest null. — Not defined for a photon detector; the analogue is latching/afterpulsing, unquantified in the Omega paper | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_spd |
SPAM error | 0.066 — PsiQuantum Omega 300 mm: SNSPD 'median on-chip efficiency of 93.4% and average value of 88.9% +/- 3.5%'; PNRDs 98.9% median | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_spd |
QND fidelity / survival | not published — Honest null; a photon-number-resolving TES is equally destructive. — QND survival is undefined: SNSPD/TES detection absorbs the photon (the node's own coordinate marks it destructive) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_qcap |
reset / initialisation time | not published — Honest null: the paper demonstrates parity measurement only, with no state-preparation protocol. — No initialisation or reset procedure is described for the tetron parity readout | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
reset error | not published — Honest null. — No reset error published, because no reset is demonstrated | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
SPAM error | 0.01 — Microsoft tetron: 'a parity measurement with an assignment error probability of 1%'; SNR 1 in 3.6 us | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
QND fidelity / survival | not published — The 2 ms poisoning time bounds repeated parity checks, but no survival fidelity is given. — QND-ness is not quantified; the paper gives parity dwell times >1 ms and tau_RTS ~ 2 ms (quasiparticle poisoning) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_erasure |
reset / initialisation time | not published — Honest null: passive resonator reset, no measured value published. — Transmon dual-rail check: 'The SRO intrinsically resets on a timescale set by its linewidth kappa (tens to hundreds of ns)' | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
reset error | not published — Honest null. — No reset error quoted; the budget is given as separation, dephasing and residual error per check | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
SPAM error | 0.008 — Transmon dual-rail erasure check: 384 ns pulse, separation error eps_sep = 0.8% at SNR 11.6(5); FP/FN limited by the same 0.8% | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
QND fidelity / survival | 1 — Symmetric readout resonator: induced dephasing 8(3)e-5 per erasure check; total residual error 6.0(2)e-4 per check | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
code_surface |
2Q layers per syndrome round | 4 — Rotated surface code: 'a cycle depth of only four layers of CNOT or CZ gates'; Google runs this ZXXZ variant at 1.1 us/cycle | typical | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
code_surface |
1Q layers per round | 2 — Standard round: Hadamards on the measure qubit 'at the start and end of each round', bracketing the 4 CZ layers | theory | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
code_surface |
code rate k/n | 0.0204 — Willow d=7 patch [[49,1,7]]: '49 data qubits, 48 measure qubits, and 4 additional leakage removal qubits'; k/n = 1/49 | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 · [D] |
code_surface |
acceptance fraction | not published — Honest null: surface-code memory is decoded unconditionally; post-selection appears only in injection. — No acceptance fraction: Google's d=3/5/7 memory results (2.14x per distance step) are unconditional, with no post-selection | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 · [D] |
code_color |
2Q layers per syndrome round | 8 — Superdense colour-code round = 'a reset step, 8 CNOT steps, and a measurement step' (midout circuit: 6 CNOT steps) | typical | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.00370 · [D] |
code_color |
1Q layers per round | not published — Honest null: only the total round duration (~1.3 us after decomposition) is given. — Not published: Google decomposes the superdense CNOTs into CZ + Hadamards but states no single-qubit layer count per round | typical | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_color |
code rate k/n | 0.0526 — Google d=5 triangular colour code [[19,1,5]]: '19 data qubits and 18 auxiliary qubits'; total 3d^2/2 - 1/2 = 37 qubits | typical | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_color |
acceptance fraction | 0.75 — Google colour-code magic-state injection: 'fidelities exceeding 99% with post-selection (retaining about 75% of the data)' | best | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_qldpc |
2Q layers per syndrome round | 7 — Gross code: 'The full syndrome measurement cycle ... requires n ancillary qubits and a depth-7 circuit ... of nearest-neighbor CNOT gates' | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_qldpc |
1Q layers per round | not published — Honest null. X-check ancillas need basis-change layers, but the paper does not count them. — Not stated: the depth-7 gross-code cycle is specified only as CNOT layers plus ancilla prep/measure; no 1Q layer count is given | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_qldpc |
code rate k/n | 0.0833 — [[144,12,12]] gross code: 12 logical in 144 data qubits, k/n = 1/12; net rate 1/24 with the 144 ancillas ('288 physical in total') | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_highrate |
code rate k/n | 0.6 — Helios two-level concatenated Iceberg [[80,48,4]] (I8 o I6): 48 logical qubits in 80 physical ions; k/n = 0.6 | best | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [D] |
code_highrate |
code rate k/n | 0.375 — Tesseract colour code [[16,6,4]]: 6 logical in 16 physical; Quantinuum runs the subsystem variant with 4 logical, i.e. 0.25 | typical | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_highrate |
acceptance fraction | 0.5 — Helios [[80,48,4]] QEC cycle: leakage acceptance 0.775, pre-acceptance 0.654(8), post-acceptance 0.987(2) -> ~0.50 combined | typical | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [D] |
code_highrate |
acceptance fraction | 0.5 — Quantinuum tesseract: acceptance 90(1)% (path-4), 71-75% (cube-8), 73-75% (cat-12), 82% (5 rounds/4 q), 50(2)% (5 rounds/8 q) | best | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_highrate |
2Q layers per syndrome round | not published — Honest null: the paper counts CNOTs per stabiliser pair, not two-qubit layers per round. — Not given as layers: tesseract EC measures X^4 and Z^4 'across four rows, then down four columns', with 8 CNOTs per paired measurement | typical | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_erasure |
code rate k/n | 0.5 — Erasure demo runs the [[4,2,2]] code: 2 logical in 4 atoms, k/n = 0.5; erasure conversion does not change the host code's rate | best | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_erasure |
2Q layers per syndrome round | not published — Honest null: the cost of erasure conversion is measurement time, not extra two-qubit layers. — No separate count: erasure codes reuse the host round (4 CZ layers for the surface code); erasure checks are extra mid-circuit readouts | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_erasure |
acceptance fraction | not published — Honest null. ~31% of the entangling-gate error and ~half the idle loss are flagged as erasures. — No stated acceptance: the [[4,2,2]] paper shows it only in Fig. 3d; unconditional gain 1.9(4)x, post-selected hold 3.6(1)x slower decay | best | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_bosonic |
2Q layers per syndrome round | 2 — Ocelot repetition-cat round: 'two CX gates between Ai and its adjacent data qubits Si and Si+1' per ancilla; cycle 2.8 us | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
1Q layers per round | not published — Honest null: cat-qubit phase-flip correction needs no basis-change layers on the data modes. — Not stated: the Ocelot cycle is described as ancilla initialisation, two CX gates, measurement and reset, with no single-qubit layer count | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
code rate k/n | 0.2 — Ocelot d=5 repetition-cat: 5 cat data modes + 4 transmon ancillas, k/n = 1/5; protects phase flips only (bit flips suppressed by the cat) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
acceptance fraction | not published — Honest null: unlike the ion/atom detection codes, the repetition-cat result is unconditional. — No acceptance fraction: Ocelot's 1.65(3)% per-cycle logical error is raw, with no post-selection applied | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_fusion |
2Q layers per syndrome round | not published — Honest null by construction; the cost metric is photons and fusions per logical cell, not gate layers. — No syndrome round exists in FBQC: destructive fusion measurements on small resource states replace the repeated stabiliser circuit | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [S] |
code_fusion |
code rate k/n | not published — Honest null. The 17.4% threshold variant uses a {7,4}-encoded resource state of ~168 photons. — No k/n for the headline instance: the 2.7%-loss-threshold construction is a boosted 6-ring resource state, not an [[n,k,d]] block code | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [S] |
code_aft |
2Q layers per syndrome round | 1 — Transversal round: one depth-1 layer of physical CNOTs between blocks; then 'only a constant number of extraction rounds' is needed, vs O(d) | theory | 2024-06 | https://arxiv.org/abs/2406.17653 · [G] |
code_aft |
acceptance fraction | 0.5 — Harvard/QuEra 448-atom transversal results are post-selected: 'an acceptance fraction of 50% is used'; deep circuits vary the fraction | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 · [D] |
code_magic |
acceptance fraction | 0.08 — Google cultivation on Willow: 'reduces the error by a factor of 40, with a state fidelity of 0.9999(1) (retaining 8% of attempts)' | best | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.13908 · [D] |
code_magic |
qubit·rounds per magic state | 14600 — Litinski (15-to-1)_{7,3,3} at p=1e-4: 810 qubits x 18.1 code cycles = 14,600 qubit-cycles per T state (p_out 4.4e-8); 20,700 for 9.3e-10 | theory | 2019-05 | https://arxiv.org/abs/1905.06903 · [S] |
code_magic |
magic states per round per factory | 0.0552 — Litinski single-level 15-to-1 factory: one T state per 18.1 code cycles; two-level (20-to-4)x(15-to-1): 90.3 cycles, 16,400 qubits | theory | 2019-05 | https://arxiv.org/abs/1905.06903 · [S] |
dec_mwpm |
decode latency per round | 1 µs — PyMatching v2 / sparse blossom: 'less than one microsecond per round of syndrome extraction on a single core', d=17, p=0.1% | typical | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.15933 · [D] |
dec_mwpm |
decode latency per round | 800 ns — Micro Blossom FPGA: 'average decoding latency of 0.8 us at a moderate clock frequency of 62 MHz', d=13, p=0.1% | best | 2025-02 | https://arxiv.org/abs/2502.14787 · [D] |
dec_nn |
decode latency per round | 124 ns — FPGA neural decoder: '124 ns for NN decoding' with a 'deterministic closed-loop latency of 550 ns' inside a 1.25 us QEC cycle, d=3 | best | 2026-05 | https://arxiv.org/abs/2605.04892 · [D] |
dec_relaybp |
decode latency per round | 1 µs — Relay-BP FPGA on [[144,12,12]]: 'belief propagation iteration time of 24ns', 'average per cycle decoding time under 1 us' at p<3e-3 | typical | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.21600 · [D] |
dec_fpga |
decode latency per round | 1 µs — Riverlane LCD: 'We decode in under 1 us per round ... up to at least distance d = 17' on a Virtex UltraScale+ VU19P at 285 MHz | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x · [D] |
dec_fpga |
decode latency per round | 590 ns — Collision clustering on Rigetti Ankaa-2 (QPU data): '0.44 us when decoding 5 rounds to 0.79 us when decoding 25 rounds' | best | 2024-10 | https://arxiv.org/html/2410.05202v1 · [D] |
dec_gpu |
decode latency per round | 67 µs — Quantinuum Helios + GH200 over NVQLink: BP+OSD 'ran with a 67 microsecond median decoding time'; link round trip 3.84 us mean | typical | 2025-10 | https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ · [C] |
dec_corr |
decode latency per round | 1 µs — Harvard/QuEra 448-atom loss-aware maximum-likelihood decoding: 'fast (about 1 us per shot, batched on a GPU)' | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
dec_rl |
decode latency per round | not published — Honest null. Reports 7.72(9)e-4 logical error/cycle (surface code) and 3.5-fold stability against drift. — No decode latency or inference time is reported: the RL agent steers control parameters, it is not a per-round decoder | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.08493 · [D] |
dec_cryo |
decode latency per round | 20 ns — NISQ+ approximate SFQ decoder: latency a 'maximum of ~20 nanoseconds on the largest code distances studied' | theory | 2020-04 | https://arxiv.org/abs/2004.04794 · [S] |
fab_cmos |
device yield | 0.96 — Intel 300 mm Si/SiGe wafer statistics: 'Full 12QD device yield: 96%', quantum-dot yield 99.8%, ohmic and gate yield 100% | typical | 2024-04 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6 · [D] |
fab_cmos |
parameter spread | 0.059 — 300 mm Si/SiGe: matched-pair gate threshold-voltage sigma = 59 mV; 1e-voltage random variation 61 mV (30 nm) and 63 mV (50 nm SiGe barrier) | typical | 2024-04 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6 · [D] |
fab_sc |
device yield | 0.983 — imec 300 mm transmons: 'Out of 400 qubits, 393 (yield 98.25%) ... were functional and fully characterized' (varied designs and sizes) | typical | 2024-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 · [D] |
fab_sc |
parameter spread | 0.059 — imec 300 mm: 'RSD of the measured qubit frequencies ... ranged between 5% and 7%'; junction normal-resistance RSD 4.47% at single-die level | typical | 2024-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 · [D] |
fab_3d |
device yield | not published — Honest null: no cavity-per-batch pass fraction exists anywhere in the 3D-cavity literature. — No yield published: the Al 3D cavity result (Q > 0.5e9, 10 ms single-photon lifetime) is a single machined device, not a batch | best | 2013-02 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 · [D] |
fab_3d |
parameter spread | not published — Honest null. Serial machining means each cavity is characterised alone, not as a population. — No cavity-to-cavity spread is reported for machined 3D superconducting cavities; only individual best-device Q values are published | best | 2013-02 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 · [D] |
fab_trap |
device yield | not published — Honest null: no ion-trap foundry (Sandia, Infineon, SkyWater/IonQ, Oxford Ionics) publishes a die or electrode yield. — No trap-chip yield published: Helios gives 1,228 electrodes and 273 independent signals but no fraction of chips or electrodes in spec | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 · [D] |
fab_trap |
parameter spread | not published — Honest null. Zone-to-zone variation is folded into the 7.9(2)e-4 2QRB average over all operational zones. — No electrode or trap-parameter spread published for microfabricated surface traps; Helios quotes only aggregate gate and memory performance | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 · [D] |
fab_pic |
device yield | not published — Honest null: 'screened' implies a selection step whose pass fraction is the missing number. — No wafer-level yield: Omega gives 'Testing of screened SNSPDs yielded a median on-chip efficiency of 93.4%', not the screening pass rate | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
fab_pic |
parameter spread | 0.039 — Omega 300 mm: SNSPD efficiency 88.9% +/- 3.5% mean (93.4% median) = 3.9% relative sigma; BTO 3-sigma thickness uniformity < 3% wafer-wide | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
fab_optics |
device yield | 0.512 — Caltech 6,100-atom array: '51.2% of the array on average' filled across 11,998 tweezer sites, with 'a relative standard deviation of 1.13%' | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
fab_optics |
parameter spread | 0.114 — Caltech tweezer array: 'average trap depth of kB x 0.18(2) mK, with a standard deviation of 11.4% across all sites' | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
fab_mbe |
device yield | not published — Honest null: neither the number measured nor the pass fraction is given, and no group has replicated the InAs-Pb stack. — No device yield: Microsoft says only that 'several devices, fabricated according to the design's engineering specifications, have passed' | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/abs/2207.02472 · [D] |
fab_mbe |
parameter spread | not published — Honest null. Growth is in-house and unreplicated, so no cross-lab distribution exists either. — No wafer-level parameter spread published for the InAs-Al/InAs-Pb heterostructures; only per-device topological gaps of 20-60 ueV are quoted | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/abs/2207.02472 · [D] |
fab_stm |
device yield | not published — Honest null: STM hydrogen lithography is serial and bespoke, so a per-wafer yield is not defined. — No placement yield: the 11-qubit donor register gives engineered geometry but not the fraction of sites with the intended donor count | best | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
fab_stm |
parameter spread | 0.077 — SQC donor register: inter-register spacing 'atomically engineered' to 13(1) nm, i.e. ~8% placement spread; 1Q fidelities span 99.10-99.99% | best | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
fab_diamond |
device yield | not published — Honest null: 327 is the number characterised at room temperature, not the number meeting the C > 1 spec. — No pass fraction: 'Across two samples ... measuring resonances for 327 cavities'; only the 2 devices analysed in detail show C > 1 | typical | 2026-06 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/z514-v4n6 · [D] |
fab_diamond |
parameter spread | 0.36 — SnV photonic-crystal cavities: average Q across all 327 devices 1.1(4)e4 -> ~36% relative spread; the best devices reach 25.4(4)e3 | typical | 2026-06 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/z514-v4n6 · [D] |
g_cv |
1Q gate time | 1 µs — Xanadu Aurora: 1 MHz clock with 12 physical qubit modes per cycle - 1 us per Gaussian-gate cycle; 7.2e9 temporal modes | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_cv |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null. Fault tolerance needs a 20-30x (in dB) improvement in per-component insertion loss. — No error-per-gate is defined for CV two-mode operations; Aurora is characterised by loss (>95% on heralded paths) and squeezing | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_cv |
crosstalk | not published — Honest null by construction. — No crosstalk figure: mode mixing in a CV interferometer is the programmed operation, not an error channel | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_mwspin |
1Q gate time | not published — Null to avoid duplication; no NV microwave pi-pulse duration in ns is stated in the opened sources. — 1Q durations are recorded on the carriers instead: qd_spin ~400 ns EDSR, defect 419-2,371 us nuclear gates | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
g_mwspin |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null [P]. The release does cite a primary paper: Phys. Rev. Applied, 21 Mar 2025 - node attrs say none exists. — The '<0.1%' NV GST figure is a press release with no primary paper; no parallel or simultaneous measurement exists | typical | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ · [P] |
g_mwspin |
crosstalk | not published — Honest null: Delft reports gate fidelities and coherence, not simultaneous-minus-isolated error. — No crosstalk figure for NV or spin microwave gates in any primary source opened | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
g_catcnot |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null: this is the single missing experiment behind every cat-qubit resource estimate. — No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists - only a July-2026 theory proposal - so no parallel error can be quoted | theory | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [S] |
g_catcnot |
crosstalk | not published — Honest null by construction. — No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists, so no crosstalk figure can exist | theory | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [S] |
src_resource |
2Q error under full-width parallel operation | not published — Honest null by construction: the relevant metric is state rate and size, not gate error. — 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 | typical | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 · [D] |
src_resource |
crosstalk | not published — Honest null by construction. — No crosstalk metric is defined for photonic resource-state generation from a single emitter | typical | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 · [D] |
ct_eo |
feed-forward latency | 1 µs — Xanadu Aurora: 'real-time single-clock-cycle feedforward' at a 1 MHz clock, so the detect-to-modulator loop closes within 1 us | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
ct_eo |
control lines per qubit | not published — Honest null: 3 detectors per mode is a detector ratio, not a control line per qubit. — Aurora: '36 photon-number-resolving detectors' and '12 physical qubit modes at each clock cycle'; modulator count per mode is not given | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
ro_imgfast |
reset / initialisation time | not published — Honest null; reload for atom arrays is 30-90 ms (see ro_img). — The 17.6 us fast-imaging demonstration reports no atom reload, reset or replenishment time | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
ro_imgfast |
SPAM error | 0.009 — Cavity MCM, 87Rb: 40 us windows (9.5 us mean bright detection); infidelity 0.9(+0.4/-0.3)% bright, 0.2(+0.4/-0.2)% dark | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ro_imgfast |
SPAM error | 0.0011 — Kyoto fast imaging of neutral 174Yb: 17.6 us exposure (1000 pulses), discrimination fidelity 99.89(5)% | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
ro_imgfast |
QND fidelity / survival | 0.92 — Cavity MCM, 87Rb: adaptive gating 'decreases the atom loss rate from 95% to an average of 8%'; 45 us measure-and-feedforward cycle | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ro_imgfast |
QND fidelity / survival | 0.988 — Kyoto fast 174Yb imaging: survival probability 98.80(44)% after the 17.6 us image | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
0Резюме
- Три платформы продемонстрировали примитивы отказоустойчивости на уровне «физика работает»: сверхпроводниковые схемы, ионы в ловушках и нейтральные атомы. Их профили взаимодополняющи: сверхпроводники = быстрый такт (∼1 мкс на цикл QEC), посредственный канал в масштабе (∼10-3 ошибка двухкубитного гейта, 10-2 считывание); ионы = лучший канал в масштабе (7.9×10-4 на 2Q, 4.8×10-4 SPAM на 98 кубитах; рекорд 8.4×10-5), но логический такт миллисекундного класса; нейтральные атомы = наибольшее число кубитов с качеством (448 атомов под полным логическим контролем; 3 000–6 100 удерживаются с секундной когерентностью; 11 000 захвачены) и перестраиваемая связность, тоже с миллисекундным тактом.
- Единственная платформа, продемонстрировавшая масштабирование подавления ошибок в памяти (Λ=2.14 по d=3→5→7, плюс отдельный прогон на 106 циклов с декодированием в реальном времени при d=5), — сверхпроводниковая (Google; лучшая логическая ошибка при d=7 — 7.7×10-4/цикл, июль 2026). Атомы и ионы лидируют по числу логических кубитов (96 блоков d=4 у Harvard/QuEra; 48 корректируемых логических кубитов на Quantinuum Helios с логической ошибкой гейта 10-4) и по логическим операциям (трансверсальные гейты, телепортация, дистилляция магических состояний на логических кубитах).
- Скорость — решающий дискриминатор для крупномасштабной отказоустойчивости и почти не имеет значения для всего остального. Оценки ресурсов для химии и криптоанализа меняют время исполнения на ∼103 между наносекундными и микросекундными гейтами; миллисекундный цикл QEC добавляет ещё 103. Ионы и атомы вынуждены выкупать это скоростью кода (rate), трансверсальной логикой и параллелизмом — правдоподобно для 102–103 логических кубитов, недоказано для алгоритмов на 109 гейтов.
- Самое важное сквозное направление — инженерия структуры ошибок, а не снижение их частоты: erasure-конверсия (dual-rail, метастабильные Yb/Sr, потеря фотона), смещение шума (bias, кошачьи кубиты), удаление утечки, декодирование в реальном времени. Порог surface code вырастает примерно вчетверо (0.94\%→4.15\%), когда ошибки становятся erasure. За этот рычаг сейчас берутся все крупные вендоры.
- Выявленные предпочтения крупных игроков — лучший фильтр дорожных карт, чем пресс-релизы. Google открыл трек нейтральных атомов (март 2026) рядом со сверхпроводниками; IBM купила HRL (кремниевые спиновые кубиты, cryo-CMOS-управление, июль 2026) рядом со своей трансмонной программой; Microsoft продаёт машины на нейтральных атомах вместе с Atom Computing, пока её собственная топологическая программа не имеет ни одного кубита; D-Wave купила Quantum Circuits (dual-rail erasure), когда выручка от отжига обрушилась; IonQ купила Oxford Ionics (электронные гейты) и фабрику. Каждый крупный игрок хеджируется ровно между двумя семействами: одним быстрым (сверхпроводники) и одним плотным (атомы или спины).
- Вердикт (по ожидаемому вкладу в отказоустойчивую машину полезного масштаба к ~2033): (i) сверхпроводниковые трансмоны с инженерией структуры ошибок, qLDPC-кодами и криоинтегрированным управлением; (ii) нейтральные атомы с зонной архитектурой, трансверсальной/алгоритмической отказоустойчивостью и erasure-конверсией; (iii) ионы в ловушках с безлазерными электронными гейтами на 2D-чиповых ловушках; (iv) кремниевые спиновые кубиты как долгосрочная ставка на технологичность производства; (v) фотоника как слой межсоединений любой модульной архитектуры и высокодисперсная ставка на вычисления; (vi) топологические кубиты — пока не кубит; (vii) отжиг — коммерчески размывается. Бозонные коды (кошки, GKP, dual-rail) — это направление, которое поглотит сверхпроводниковый мейнстрим, а не отдельный победитель.
1Критерии — выбранные под задачу, а не по популярности
1.1 Почему не fidelity
Двухкубитная fidelity — усреднённое, контекстно-зависимое, зависящее от набора гейтов число. Она скрывает структуру ошибки (когерентная / стохастическая / утечка / erasure), измеряется в изоляции, а не при полной параллельной нагрузке, и ничего не говорит о времени. Межтехнологическое сравнение в пространстве fidelity бессмысленно: ионные «99.99%» и трансмонные «99.9%» отличаются на 103 по длительности гейта и на 103–105 по времени цикла QEC. Инвариантный объект — канал ошибок на операцию плюс её длительность, разложенный по классам, которые код лечит с разной ценой:
| Класс ошибки | Цена для отказоустойчивости | Где доминирует |
|---|---|---|
| Стохастическая (Pauli) | линейная, порог ∼1\% | все платформы после twirling |
| Когерентная | накопление ∼ n2; worst-case ∼√r | ионы (фаза лазера), спины (калибровка), трансмоны (ZZ) |
| Недетектируемая утечка | не-Pauli, распространяется; нужны LRU | трансмоны |
| Erasure (детектируемая потеря/утечка) | дёшево: порог ∼4\% против ∼1\% | фотоны (потеря), атомы Yb/Sr, dual-rail SC, метастабильные ионы |
| Коррелированные всплески | катастрофа за пределами расстояния кода | квазичастичные всплески в трансмонах (~раз в час на Willow), глобальный лазерный/полевой шум у ионов/атомов |
1.2 Шесть осей (каждая оценивается 1–5 по фиксированным якорям)
Показать таблицу · Show table
| Ось | Что измеряет | 5 | 3 | 1 |
|---|---|---|---|---|
| A. Качество канала в масштабе | ошибка 2Q и SPAM при параллельной работе всей ширины, плюс структура классов ошибок | ≤10-4 на ≥50 кубитах | 10-3–5×10-3 | не показано дальше нескольких кубитов |
| B. Логический такт | время цикла QEC, включая измерение, сброс, транспорт | ≤1 мкс | ∼100 мкс | ≥10 мс или не определено |
| C. Масштаб с качеством | число кубитов, одновременно удовлетворяющих оси A; связность | ≥1 000 | 50–100 | <10 |
| D. Прогресс отказоустойчивости | что продемонстрировано: break-even, Λ, логические гейты, магические состояния, декодирование | устойчивое Λ>2 + логические гейты + магические состояния | много логических кубитов за break-even (короткие схемы / коды с детекцией) | ничего |
| E. Путь масштабирования | фаб, I/O, криогеника, модульность — правдоподобие пути к 105–106 физических кубитов | доказано на фабрике + продемонстрирована модульность | совместимо с фабрикой, модульность на бумаге | уникальные материалы, нет репликации |
| F. Правдоподобие дорожной карты | послужной список (попадания vs срывы), внешняя валидация (стадия DARPA QBI), финансовый запас | стабильные поставки, Stage B/C, многолетний запас | смешанный послужной список | повторные срывы / нет валидации |
Где оценки различаются, даны две: [D] = продемонстрировано на сентябрь 2026, [R] = что дорожная карта дала бы к ~2029, если будет выдержана. Сумма шести осей — индекс зрелости, а не рейтинг полезности; полезность решается в §4 по целям.
1.3 Цели
| Цель | Что нужно (доминирующее → вторичное) | Масштаб/сроки |
|---|---|---|
| G1 Аналоговая и NISQ-симуляция многочастичной физики (калибровочные теории, спиновые стёкла, термализация) | число × нативная связность × когерентность; без QEC | 102–104 физических, сейчас |
| G2 Схемы с error mitigation, «полезность» (100–150 кубитов, 103–104 2Q-гейтов; «кандидаты на преимущество», сертифицированная случайность) | качество канала в масштабе, пропускная способность по шотам | 100–150 физических, сейчас–2027 |
| G3 Ранняя отказоустойчивость (102–103 логических кубитов, 105–106 Тоффоли: модели Хаббарда, малые катализаторы) | число логических кубитов × fidelity; такт вторичен | 104–105 физических, 2027–2031 |
| G4 Крупномасштабная отказоустойчивость (≥103 логических, 109–1010 Тоффоли: RSA-2048, FeMoco, P450) | такт × fidelity × число × связность | 105–107 физических, 2030-е |
| G5 Эвристическая оптимизация / отжиг | — (доказанного преимущества нет) | сейчас, спорно |
| G6 Сети / распределённые QC (узлы квантового интернета, межмодульные линки) | скорость × fidelity фотонного интерфейса × память | сейчас–2030 |
| G7 Развёртываемые / суверенные / встраиваемые в HPC системы (стойки, без dilution-рефрижератора, on-prem) | габариты, мощность, интеграция | сейчас |
Якоря по ресурсам для G3/G4 (последние заслуживающие доверия оценки): RSA-2048 на <106 шумных кубитах за <1 недели при ошибке 10-3 и циклах в 1 мкс (Gidney, май 2025); FeMoco/P450 — ∼0.5–7×106 физических кубитов и дни-месяцы при мкс-циклах — превращающиеся в годы и столетия при миллисекундных циклах, если не компенсировать параллелизмом; 8×8 Хаббард — ∼1.3×102 логических и ∼3×105 физических кубитов, часы (Kivlichan 2020). Обновления 2026: ECDLP-256 за минуты на менее чем 0.5 млн физических кубитов в планарной решётке при 10-3 (Google, март 2026 — в ~20 раз ниже Litinski 2023) [X11]; RSA-2048 на менее чем 100 000 физических кубитов с qLDPC-кодами при 10-3 и циклах 1 мкс (Iceberg Quantum «Pinnacle», февраль 2026) [X12]; на перестраиваемых нейтральных атомах — алгоритм Шора для P-256 за дни минимум на 10 000 атомов (26 000 в варианте, оптимизированном по времени), при этом RSA-2048 на той же архитектуре — на один-два порядка дольше (Cain et al., март 2026); точка RSA-2048 на той же кривой компромисса — 5.6 суток на 19 млн кубитов при цикле 1 мс (ISCA 2025) [X13] — барьером больше не является счёт; барьер — такт. См. источники [X1]–[X4].
Стоимость и энергия здесь не выделены в отдельную ось (мощность систем — от 3 кВт для атомной машины при комнатной температуре до 12.5 кВт для отжигателя и десятков кВт для большой установки с dilution-рефрижераторами; /кубит приводится только как целевой показатель дорожной карты Diraq < 1); они входят через G7 и ось E. Читателю, оценивающему стоимость развёртывания, следует добавить их явно.
2Профили платформ — продемонстрировано vs намерения
Обозначения: [D] продемонстрировано/опубликовано · [C] заявление компании без рецензируемых данных · [R] дорожная карта. Оценки — по якорям §1.2; «[D]/[R]» = продемонстрировано / если дорожная карта выдержана.
2.1 Сверхпроводниковые схемы (трансмоны, флаксониум)
Продемонстрировано [D]. - Канал в масштабе: Google Willow (105 q): средние 1Q 99.97%, 2Q 99.88%, считывание 99.5%, средний T1 68 мкс, цикл QEC 1.1 мкс [S1][S2]. IBM: EPLG (ошибка на слой гейтов по всей ширине) типично 3.7×10-3, лучший результат 1.9×10-3 на ibm_boston (июль 2026) [S3][S4]. Zuchongzhi 3.0 (105 q): 2Q 99.62%, считывание 99.13% [S5]. Rigetti Cepheus-1-108Q (12 чиплетов): медиана 2Q 99.1% [C] [S6]. Рекорды: IQM — CZ 99.93% на перестраиваемом coupler за 40 ч и Toshiba double-transmon coupler — CZ 99.90% за 48 нс [S7]; рекорд 2Q для флаксониума — CNOT 99.94% за 60 нс (группа Manucharyan, PRX Quantum 6, 010349), выше 99.922% у MIT, которое является средним после RL-оптимизации [S8]. Доминирующие ошибки: 2Q-гейты (~40% бюджета colour code), утечка, дрейф TLS, квазичастичные всплески примерно раз в час на Willow [S9]. - Отказоустойчивость: surface code d=7, Λ=2.14, память в 2.4× лучше лучшего физического кубита, декодирование в реальном времени с задержкой 63 мкс при d=5 [S2]; colour code Λ3/5=1.56, телепортация через lattice surgery, инъекция магических состояний >99% [S9]; «культивация» магических состояний с fidelity 0.9999(1) при 8% принятых попыток [S10]; RL-управляемая калибровка во время QEC, рекордная логическая ошибка при d=7 — 7.72×10-4/цикл (июль 2026) [S11]. Китай: 107-кубитный процессор USTC (в прессе — Zuchongzhi 3.2; в PRL имя не названо) — d=7 ниже порога, Λ=1.40 [S12]; логический CNOT USTC между патчами d=3 (fidelity 0.643, без постселекции) [S13]; lattice surgery на 125-кубитном чипе Zhejiang [S14]. IBM: 70 «логических» кубитов в spacetime-коде с детекцией ошибок, 468 T-гейтов (июль 2026) — результат класса error mitigation, не отказоустойчивость [S15]; декодер Relay-BP для gross-кода [[144,12,12]] на FPGA <1 мкс/цикл (симуляция) [S16]. - Масштаб/модульность: Nighthawk 120 q, квадратная решётка, 5 000 2Q-гейтов на схему [S17]; IBM Loon (c-couplers, многослойная разводка) изготовлен, две связанные криогенные ячейки (август 2026) [C] [S18]; чиплетная сборка Rigetti — единственная поставленная многочиповая система, и она показывает цену масштабирования (99.6%→99.1%) [S6]; Fujitsu/RIKEN 256 q с 3D-стеком ячеек [S19]. Криоинтегрированное управление: SEEQC — цифровое SFQ-управление кубитами при милликельвиновой температуре, 1Q-fidelity >99% и до 99.9% (Nature Electronics, март 2026); детали «5 кубитов / нВт на кубит / без quasiparticle poisoning» — из пресс-освещения SEEQC [C] [S20]; интеграция SFQ SEEQC–IBM в рамках QBI (объявлена в июне 2025) [S21]; Google поглотил Atlantic Quantum ради стека управления в холодной зоне [S22]. - Коммерция: IBM — обязательство 10 млрд (июнь 2026) [S23]; IQM — листинг на Nasdaq, продано 23 системы [S24]; OQC — Series C £260 млн [S25]; Rigetti ~570 млн денежных средств [S26]; Google Willow — только по заявкам [S27]. DARPA QBI Stage B: IBM — единственный трансмонный вендор; Google (вошёл в Stage A только в сентябре 2025), Rigetti и Atlantic Quantum отсутствуют в списке Stage B ноября 2025 — DARPA указывает, что новые команды ещё могут войти [S28].
Обоснованные намерения [R]. IBM: Kookaburra (первый модуль qLDPC-памяти + логики) — 2026, сдвиг на год относительно карты 2023; Cockatoo (L-couplers между модулями) — 2027; Starling 2029: 200 логических кубитов, 108 гейтов; Blue Jay 2033: 2 000 логических, 109 гейтов [S29]. Послужной список: Heron r3, Nighthawk r1 и декодер — вовремя или раньше; заявление о «квантовом преимуществе к концу 2026» опирается на собственное определение IBM. Google: карта из шести вех, следующая — «долгоживущий логический кубит» (10-6); «коммерчески значимый» к концу десятилетия [S1]. Rigetti: 108 q при 99.5% сдвинуто с конца 2025 на «позже в 2026» [S30]. IQM: 150-q Halocene при 99.7% (конец 2026), FT — 2030 [S31]. Fujitsu: 1 000 q в 2026 (не подтверждено), 250 логических — FY2030 [S19].
Узкие места. Λ≈1.4–2.1 слишком мало: от 7.7×10-4 при d=7 с Λ≈2 до 10-6 нужно d≈25 и >103 физических кубитов на логический, если физические ошибки не упадут заметно ниже 10-3. Считывание (∼10-2 в масштабе) — слабейшее звено. Логические двухкубитные гейты есть только при d=3. Ни одна qLDPC-память не запущена на железе — на 3 сентября 2026 Kookaburra не поставлен, и на железе IBM нет ни одного результата по gross/bivariate-bicycle кодам (единственные аппаратные прогоны BB-кодов — память IonQ на 4 логических в 18 ионах, сообщаемая как [[18,4,3]], и 32-кубитный [[18,4,4]] Zhejiang при 8.9%/цикл) [S32]. Google не опубликовал преемника Willow и многочипового результата; рекордная статья июля 2026 не сообщает Λ для прогона d=7 [S33]. 1 000-кубитная машина Fujitsu запланирована на финансовый 2026 год (апр. 2026 – март 2027) и ещё не запущена [S34]. Коаксиал/флекс на каждый кубит сохраняются; демонстрации cryo-CMOS/SFQ — ≤5 кубитов. Нигде нет межмодульной QEC.
Оценки. A 3 · B 5 · C 4 · D 4 · E 4 · F 4 → 24/30 [D]; [R] добавляет в основном по A (цели 0.1%→0.05%) и C (модули).
2.2 Бозонные сверхпроводниковые коды: кошки, GKP, dual-rail erasure
Продемонстрировано [D]. - Кошки: времена bit-flip 430 с (Alice & Bob Boson 4), в среднем 44 мин на 12-кошачьем чипе «Helium 2» (предварительно, сентябрь 2025), 22 с для сжатой кошки [B1][B2]; AWS Ocelot: 5 кошек + 4 анциллы + 5 буферов, repetition code d=3 1.75% при |α|2=1 → d=5 1.65% при |α|2=1.5 за цикл 2.8 мкс — две точки при разных средних числах фотонов, а не скан по расстоянию, потому что phase-flip составляет 9.6(4)×10-2 на CX при n̄=2 (bit-flip 3.5(4)×10-3), а bias всего >25 под гейтом и >30 в покое [B3]. CNOT «кошка–кошка» не продемонстрирован (CNOT AWS июля 2026 — теория) [B4]. - GKP: Nord Quantique, одномодовый GKP: T1=360 мкс, логическая ошибка 8.1×10-3/раунд, SPAM <10-3 при выживаемости 0.24×0.39 (тяжёлая постселекция) [B5]; GKP-кудиты Yale/Google за break-even (gain 1.8–1.9) [B6]. Лучший выигрыш бозонной памяти где бы то ни было ≈2.3 — ничего похожего на масштабирование Λ. - Dual-rail erasure: Yale/QCI (теперь D-Wave), CZ на полостных dual-rail ~500 нс, erasure 0.53%/гейт, остаточная постселектированная Pauli-ошибка <0.1% (оценка 0.12% на глубине), bit-flip ∼10-6, SPAM ~0.02% (Nature, август 2026) — доля erasure на уровне гейта ≈80% [B7]; трансмонный dual-rail AWS: проверка на erasure за 384 нс, остаток 6×10-4, bias 42 [B8]; 8-кубитный Aqumen Seeker поставлен (2024) [B9]. - Коммерция: Alice & Bob — расширение Series B с участием NVentures, французский GENCI купил первый «Helium» (июнь 2026) — для 18-кошачьей системы не опубликовано данных о логических кубитах; не выбраны в QBI Stage B [B10][B11]. Nord Quantique: QBI Stage B, оценка 1.4 млрд (май 2026) [B12]. D-Wave купила QCI за 550 млн (январь 2026) [B13].
Обоснованные намерения [R]. Alice & Bob: Graphene 2030 — 2 000 кошек / 100 логических / 10-6, требуется ≥13-минутный bit-flip во время CNOT [B14]. Nord Quantique: 100+ логических к 2029, «1:1 физический:логический» [B15]. D-Wave/QCI: 17 кубитов 2026, 181 в 2028, 10 логических 2030, 100 логических 2032, цель Λ=10 [B16].
Узкие места — держатся ли заявления «в 100–1000 раз меньше кубитов»? Пока нет. Заголовочные оценки (126 133 кошки для ECC-256 за 9 ч; 758 кошек для 100 логических кубитов) предполагают 0.1\% phase-flip за цикл при n̄≈19; измеренный phase-flip за цикл — ∼10-1, два порядка. Bias-сохраняющие гейты «кошка–кошка» не продемонстрированы. Erasure-кубиты — заслуживающая доверия часть семейства: доля erasure 80–90% при 10-3 остаточной Pauli — хороший канал, но частота ложноотрицательных срабатываний (1.5–8%) и анцилла-трансмоны доминируют в бюджете, а маркетинговые «99.9%» — постселектированные.
Оценки. A 2 · B 5 · C 1 · D 2 · E 3 · F 2 → 15/30 [D]; [R] при падении phase-flip в 100 раз: A→4, D→4.
2.3 Ионы в ловушках
Продемонстрировано [D]. - Канал в масштабе: Quantinuum Helios (98 Ba⁺): 1Q 2.5×10-5, 2Q 7.9×10-4, SPAM 3.3–4.8×10-4, утечка 1.1×10-5/Клиффорд, связность all-to-all через кольцо + junction, 8 зон [I1]. H2 (56 q): QV 225 [I2]. IonQ Forte (36 q): 2Q 0.4%, SPAM 0.5% [C] [I3]; его лазерные (MS) гейты длятся 550–883 мкс (медиана 672 мкс) на цепочках 30+ ионов, 1Q — 110 мкс [I27]; Tempo публикует только «99.9% fidelity» и #AQ 64 без времён гейтов [C]. Электронный гейт Oxford Ionics длится 225.8 мкс (2025) / ≈120 мкс (2024) [I4]. Рекорды: 2Q 8.4×10-5 с электронными (безлазерными) гейтами, без охлаждения до основного состояния (IonQ/Oxford Ionics, октябрь 2025) [I4]; 1Q 1.5×10-7 (Oxford) [I5]; память часового масштаба [I6]. - Отказоустойчивость: Helios: 48 корректируемых логических кубитов ([[80,48,4]]) с ошибкой логического гейта ∼1×10-4 против 8×10-4 физической, логический SPAM <8×10-6, 94 детектируемых кубита в состоянии GHZ, симуляция XY-модели на 64 логических кубитах (3.2% принятых на глубине) [I7]; логическая телепортация 99.82% [I8]; магические состояния в [[6,2,2]] с infidelity 7×10-5 [I9]; FT QAOA/HHL с T-гейтом кода Стина при 2.6×10-3 [I10]. IonQ: девять кодов на 40 ионах, включая qLDPC-память (bivariate bicycle) на 4 логических кубита в 18 ионах (сообщается как [[18,4,3]]; в аннотации нотация кода не указана) на уровне break-even (3.95 ± 0.68 с против 3.3 ± 0.9 с у физических кубитов), с постселекцией по утечке [I11]. Масштабирования типа Λ по расстоянию — ни на одной ионной системе. - Скорость: 2Q-гейт Helios ~70 мкс, но ~55 мс на слой полной ширины (сортировка, транспорт, охлаждение доминируют); на H2 транспорт ≈60% времени [I1][I12]; IonQ закладывает синдромные циклы 1–5 мс [I13]. - Масштаб/модульность: решётчатая ловушка Quantinuum с обменом ионов на 2.5 кГц; транспорт через junction на 4 м/с [I14]; распределённые вычисления Oxford через 2-метровый фотонный линк: удалённые Bell 96.9% при 9.7 с⁻¹, телепортированный CZ 86% [I15]; 250 с⁻¹ (Duke/Maryland) [I16]. Tsinghua — 2D-кристалл из 512 ионов (аналог) [I17]. - Коммерция: Quantinuum 600 млн при оценке 10 млрд (сентябрь 2025), IPO в июне 2026 (1.68 млрд, Nasdaq QNT), 2.1 млрд денежных средств, четыре системы Helios [I18][I19]; IonQ привлекла 3 млрд акционерного капитала в 2025, поглощения Oxford Ionics (1.075 млрд), Lightsynq, ID Quantique, Vector Atomic, фабрика SkyWater (1.8 млрд, объявлено в январе 2026, закрыто в июле 2026) [I20][I21]; Quantum Art — Series A 140 млн (Израиль) [I22]; eleQtron €57 млн; AQT — стоечная система, QV 32 768 [I23]. QBI Stage B: Quantinuum и IonQ [S28].
Обоснованные намерения [R]. Quantinuum: Sol 2027 (192 физических, ~100 логических, 2D-решётчатая ловушка производства Honeywell, на валидации) → Apollo 2029 (тысячи физических, сотни логических, 10-6–10-10) [I24]; «почти пять девяток логической fidelity с новым семейством кодов» заявлено на звонке по итогам Q2-2026, статья пока не опубликована [I25]. Послужной список сильный: обещание QV ×10 в год выполнено, Helios запущен по графику. IonQ: 256 q при 99.99% (сдвинуто на H1 2027), 10 000 на одном чипе 2027, 2 млн физических / 40–80 тыс. логических к 2030 [I26]. Послужной список: карта 2020 года обещала 4 000 кубитов к 2026 (промах ~40×); гейт 99.99% реален, но прыжок 100→10 000 не подкреплён опубликованными данными о нагреве в 2D-ловушках, времени гейта или межсоединениях.
Узкие места. Такт: в 103–105 раз медленнее сверхпроводников на слой; пропускную способность задают транспорт и охлаждение, а не гейты. Демонстрации кодов с высоким rate отбрасывают 75–97% шотов на глубине. 2D-масштабирование не доказано в масштабе продукта (Sol — первый тест). Межсоединения 10–250 с⁻¹ против ∼104 с⁻¹ необходимых. Оптическая сложность (Helios: ≥7 длин волн лазеров, 1 228 электродов) — электронные гейты убирают лазеры, но не имеют опубликованного времени гейта в масштабе.
Оценки. A 5 · B 2 · C 3 · D 4 · E 3 · F 3 (Quantinuum 4 / IonQ 2) → 20/30 [D]; [R] Sol/Apollo поднимут C→4, B→3 (ускорение ×2 на поколение).
2.4 Нейтральные атомы (ридберговские массивы оптических пинцетов)
Продемонстрировано [D]. - Канал: CZ 99.854% сырых / 99.941% с постселекцией по потерям, стабильно в течение 10 ч (Harvard, апрель 2026) [N1]; 99.72/99.40% (Atom Computing, Yb) [N2]; 99.71% (Caltech, Sr) [N3]; спецификация QuEra Gemini: 2Q 99.2% глобально [N4]. Неразрушающее считывание: 0.46% bit-flip + 0.24% потерь [N5]; сверхтонкий T2 1.3 с, 12.6 с в массиве из 6 100 атомов Cs [N6]. Доминирующая ошибка: потеря атома (>80% событий утечки) — детектируема, следовательно, конвертируема в erasure; распад ридберговского состояния 0.05–0.1%; обзор 2026 года утверждает, что стандартная схема CZ насыщается около 99.9% без новой физики гейта [N7]. Erasure-конверсия продемонстрирована в метастабильном Yb (Princeton) и Sr (Caltech), включая логическую телепортацию [[4,2,2]] при erasure-смещённом шуме (Nature Physics, июнь 2026) [N8][N9]. - Масштаб: 448 атомов под полным отказоустойчивым контролем [N5]; >3 000 кубитов удерживаются >2 ч с непрерывной перезагрузкой (300 000 атомов/с перезагружаются в пинцеты, 30 000 инициализированных кубитов/с) [N10]; массив из 6 100 атомов Cs с когерентностью 12.6 с [N6]; 11 000 атомов Rb захвачены в 18 225 метаповерхностных пинцетах (Tsinghua, июнь 2026; без гейтов) [N11]; массив Atom Computing на 1 225 сайтов Yb; Pasqal — 1 024 атома [C]. - Отказоустойчивость: архитектура Harvard/MIT/QuEra на 448 атомах (Nature, ноябрь 2025): surface codes d=3→5 с подавлением 2.14× в 4-раундовой схеме (не длинная память), [[7,1,3]], [[15,1,3]] с трансверсальным T, [[16,6,4]] с до 96 активных логических кубитов, сотни логических телепортаций, повторное использование кубитов mid-circuit [N5]; дистилляция магических состояний на логических кубитах (5-в-1, colour codes d=3 и d=5) [N12]; торический код Atom/Microsoft: ΛZ≈1.9, но ΛX≈1.2 (в среднем 1.30) за 4 цикла, 90 раундов удержано с перезагрузкой — но подавление исчезло, как только перезагрузка была включена (0.63% против 0.64%/цикл) [N13]; Microsoft/Atom: 24 запутанных логических кубита, 28 логических в алгоритме Бернштейна–Вазирани лучше физических (2024) [N14]; Infleqtion: 12 логических кубитов с коррекцией потерь, алгоритм Шора для N=15 [N15]. - Скорость: CZ 270 нс, но imaging ~0.5–1 мс и транспорт ~сотни мкс дают раунды QEC ~1–4.5 мс [N5][N16]; компенсирующая теория — трансверсальные гейты + коррелированное декодирование (алгоритмическая отказоустойчивость: постоянное число синдромных раундов на логический гейт) [N17]; оценка RSA-2048 для трансверсальной атомной архитектуры: 19 млн атомов, 5.6 дня при циклах 1 мс [N16]. - Коммерция: QuEra — расширение Series B на 230 млн+, закрыто 9 сентября 2025 (Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures) [N18]; Atom Computing 300 млн+, включая LOI Минторга США на 100 млн (июнь 2026) [N19]; Infleqtion — листинг на NYSE в феврале 2026 (>550 млн) + LOI Минторга 100 млн [N20]; SPAC Pasqal закрыт в августе 2026 (~360 млн денежных средств, выручка 2025 — €16.5 млн) [N21]; QuNorth заказал «Magne» (1 225 физических / 50 логических, €80 млн) у Atom/Microsoft [N22]; Google открыл аппаратный трек нейтральных атомов под руководством Адама Кауфмана (март 2026) [N23]. QBI Stage B: Atom Computing и QuEra [S28].
Обоснованные намерения [R]. QuEra: карта января 2024 обещала 100 логических кубитов в 2026 → теперь «Libra» 2028 (>256 логических, 10-6, на Braket) и система класса gigaquop 2028–29 (>1 000 логических, >20 000 физических на ядро) — сдвиг на два года [N24]. Atom/Microsoft: Magne с 50 логическими кубитами на рубеже 2026/27, устанавливается [N22]. Pasqal: 10 000 физических сдвинуто 2026→2028; 100 логических — 2029 [N25]. Infleqtion: 30 логических в 2026, >50 логических в иллинойсской системе в 2027, 1 000 к 2030 [N15]. Google: фокус на QEC, без коммерческой даты.
Узкие места. Миллисекундный цикл (в 103 раз медленнее сверхпроводников) — единственный структурный недостаток; декодеры должны успевать в реальном времени. Работа ниже порога показана только в коротких схемах — нет длинной памяти с Λ>2 при перезагрузке. Разрыв «масштаб с качеством»: 11 000 захваченных против 448 под логическим контролем. Мощность лазеров, полоса SLM/AOD (обновление 10 МГц недостаточно выше ~104 кубитов), многоядерные межсоединения не доказаны.
Оценки. A 4 · B 2 · C 4 · D 4 · E 4 · F 3 → 21/30 [D]; [R] Libra/Magne поднимут D→5, C→5.
2.5 Фотоника (линейно-оптическая / fusion-based / непрерывные переменные)
Продемонстрировано [D]. - Компоненты (превосходные): PsiQuantum Omega (300-мм GlobalFoundries): чистота 99.5%, HOM 99.5%, fidelity Bell-состояния при fusion 99.22%, межчиповые Bell 99.72% на 42 м, потери в волноводе 0.5 дБ/м, 2 K [P1]; источник USTC на квантовых точках с системной эффективностью 71.2% — первый выше порога 2/3 для loss-tolerant LOQC [P2]; Xanadu — стыковка 0.085 дБ/фасет (июнь 2026) [C] [P3]. - Системы: Xanadu Aurora — 35 чипов, 12 мод на цикл 1 МГц, кластерное состояние 12×N генерировалось 2 ч, при ~14 дБ суммарных потерь, без вычислений с коррекцией ошибок [P4]; GKP-состояние на чипе при эффективном сжатии 0.62 дБ против ~10 дБ необходимых [P5]; boson sampling Jiuzhang 4.0, 3 050 фотонных кликов (Nature, май 2026) — неуниверсально, оспаривается классическими алгоритмами, эксплуатирующими потери [P6]; Quandela — 12-кубитные Belenos/Lucy, поставлены в CEA (октябрь 2025) [P7]; QuiX — подсистемы 8-кубитной универсальной MBQC-машины поставлены в DLR (июль 2026), ввод в эксплуатацию впереди [P8]. - Отказоустойчивость: ни одного фотонного логического кубита не существует. Xanadu заявляет, что её потери в 2026 году в 24 раза выше порога, цель 1× — 2030 [P9]. Теория: fusion-based QC терпит 2.7% потерь на фотон при 6-кольцевых ресурсных состояниях, до 17% — при 168-кубитных ресурсных состояниях, которые никто не умеет делать [P10]. - Коммерция: PsiQuantum — Series E 1 млрд при 7 млрд (сентябрь 2025) [P11], DARPA QBI Stage C через US2QC: 31.8 млн + расширенное соглашение на 125 млн (июль 2026) на валидацию BTO-переключателей, упаковки и криогеники [P12]; площадка в Брисбене сменилась, закладка сдвинулась на июнь 2026, криоустановка — 2H 2027 — цель «полезно к концу 2027» под угрозой; смена CEO в феврале 2026 [P13]. SPAC Xanadu закрыт в марте 2026 (~302 млн, на 40% ниже плана), канадское финансирование фабрики CAD 195 млн (август 2026), первая количественная дорожная карта 31 августа 2026: веха FT 2028–29, до 200 логических кубитов к 2029, 500 к 2030, 1 000+ к 2031 [P9][P14]. Photonic Inc — 200 млн при $2 млрд (T-центры, спин-фотон) [P15]; QBI Stage B: Xanadu, Photonic Inc; Quandela — Stage A (июнь 2026) [S28][P16].
Обоснованные намерения [R]. PsiQuantum — полезный масштаб «до 2033»; Xanadu — 1 000+ логических к 2031; Quandela — 50 логических к 2028 (веха первого логического кубита в 2025 пропущена); ORCA PT-3 (2026) не поставлена.
Узкие места. Потери — вся игра: каждый переключатель стоит 0.1–0.2 дБ при суммарном бюджете ~0.5 дБ; сжатие GKP на 9 дБ меньше необходимого; источники вероятностные, что требует глубины мультиплексирования ~10; тысячи криогенных детекторных каналов и feed-forward на МГц–ГГц не доказаны на системном уровне. PsiQuantum не опубликовала ни одной аппаратной демонстрации в 2026 году — её прогресс виден только через контракты DARPA на V&V.
Оценки. A 2 (уровень компонентов) · B — (по проекту 4) · C 1 · D 1 · E 3 · F 2 → 9/30 [D] (13 с проектным тактом); [R] при снижении потерь в 20 раз: D→3–4, C→4.
2.6 Полупроводниковые спиновые кубиты (Si/SiGe, Si-MOS, Ge, доноры) и твердотельные дефекты
Продемонстрировано [D]. - Канал: 1Q до 99.97% (Diraq/imec, 300 мм), 2×10-4 в среднем по 18 exchange-only кубитам (HRL) [Q1][Q2]; 2Q 99.04–99.56% на фабричных 300-мм устройствах (Diraq/imec, Nature, сентябрь 2025) [Q1]; 99.90% CZ на ядерных спинах доноров (SQC) [Q3]; CZ между движущимися спинами 98.86% (Delft, май 2026) [Q4]; работа при 1 K с 2Q 98.9% [Q5]. Считывание 1–100 мкс; erasure-канала нет. Доминирующие ошибки: остаточный ²⁹Si, зарядовый шум и — по данным HRL — ~80% ошибки CNOT внешние: управление/калибровка [Q2]. - Масштаб: 18-кубитный Ge-массив при одинаковых напряжениях (Groove/QuTech), 18 EO-кубитов из 54 точек (HRL), 12 (Intel Tunnel Falls), 10-кубитная 2D-решётка Ge; конвейерный перенос спина на 10 мкм при 99.5% [Q6]; 8-кубитное устройство imec, где обмен работал лишь в 1 из 4 пар [Q7]. - Отказоустойчивость: HRL: repetition code d=5, 200 раундов, Λ5/3=4.7, логическая fidelity [[4,2,2]] 0.95 (постселекция), всё секвенировано cryo-CMOS-контроллером при 4 K без электроники реального времени при комнатной температуре (Nature, июль 2026) [Q2]; универсальный набор гейтов [[4,2,2]] на донорах (SUSTech) [Q8]. Ни одной логической памяти ниже порога на спиновых платформах. - Производство: Intel 300 мм EUV (>24 000 устройств на пластину, 96% выход настройки) [Q9]; GlobalFoundries 22FDX (Quantum Motion: 1 024 точки охарактеризованы за 5 мин; полноценная система в британском NQCC) [Q10]; STMicro FD-SOI (Quobly); cryo-CMOS в мК-зоне рядом с кубитами (UNSW/Diraq, Nature 2025) [Q11]. - Коммерция: IBM объявила о покупке HRL Laboratories (июль 2026), чтобы добавить спиновые кубиты, cryo-CMOS-управление и упаковку в свою карту [Q12]; Quantum Motion — Series C 160 млн; Quobly €115 млн; Diraq >100 млн + LOI CHIPS 38 млн; SQC A60 млн; QBI Stage B: Diraq, Quantum Motion, SQC, Photonic — четыре из одиннадцати [S28]. Intel: нового чипа после Tunnel Falls нет; 12-кубитный процессор развёрнут в Argonne по программе Q-NEXT (январь 2026), Intel заявляет о «масштабировании до сотен точек» — программа жива, но без датированной карты [Q15]. - Дефектные кубиты (NV/SiV/SnV/T-центры): ошибки гейтов <0.1% (Fujitsu/QuTech NV); запутанность SiV по 35 км проложенного волокна при ~1 Гц (Harvard); телепортированный CNOT между криостатами на T-центрах — узлы сети, а не процессоры [Q13].
Обоснованные намерения [R]. Diraq: 150 тыс. физических / 1 тыс. логических к 2029, >2 млн физических к 2031 при <$1 за кубит — но шестью неделями ранее их же релиз говорил «тысячи к 2029» (непоследовательность) [Q14]. Quobly: миллионы кубитов 2032. SQC: коммерческий масштаб 2033. Quantum Motion: «коммерчески полезно в этом десятилетии», поставка в NQCC по графику.
Узкие места. Ни одно устройство >12 кубитов не опубликовало 2Q-fidelity по всем парам; плато 2Q 99–99.6% на фабричных устройствах; считывание медленное и требовательное к сенсорам (цикл ~сотни мкс); «горячая» работа стоит ~1% fidelity; дорожные карты в >100 раз дальше любого продемонстрированного устройства. Тем не менее сигнал 2026 года реален: самосеквенируемая QEC HRL и поглощение IBM — первое свидетельство, что аргумент CMOS всерьёз принят гиперскейлером.
Оценки. A 2 · B 3 · C 2 · D 2 · E 3 (потолок 5) · F 3 → 15/30 [D]; [R] — самый широкий разброс среди платформ.
2.7 Топологические (майорановские) кубиты
Продемонстрировано [D]. Однократное считывание чётности одной нанопроволоки InAs–Al: 1% ошибка присвоения, времена удержания в мс (Nature, февраль 2025) — с примечанием редакции, что результаты сами по себе не устанавливают наличие майорановских нулевых мод в устройствах [T1][T2]. Тетрон: время жизни чётности Z-петли 12.4 мс против X-петли 14.5 мкс (в ~1000 раз короче), препринт июля 2025 — при других настройках в том же препринте получаются ~9.3 мс и ~4 мкс, так что отношение ~10³ устойчиво, а точечные значения — нет; разрыв статья объясняет большим сечением захвата квазичастиц у X-петли, а не потоковым шумом [T3]. «Majorana 2» (arXiv:2606.03884, июнь 2026): InAs–Pb, ~20 с время переключения чётности в одной проволоке одного тетрона — именно время переключения чётности, а не время жизни кубита; нет плетения, нет совместного/X-измерения, нет двухкубитной операции, нет запутанности, нет теста Белла, нет T1/T2 кубита [T4]. Блог Microsoft называет 20 с «временем жизни кубита» и повторяет цель отказоустойчивости к 2029 [T5]. Независимо: QuTech — считывание чётности «poor man's» цепочки Китаева >1 мс и когерентный кубит чётности на минимальных цепочках Китаева «лишь с ограниченной защитой» (2026) [T6][T7]; критика Легга стала Nature Matters Arising (июнь 2026); многоавторский ответ Microsoft ничего не уступает [T8]. DARPA: финальная фаза US2QC (февраль 2025), не в QBI Stage B [T9].
Обоснованные намерения [R]. «Годы, а не десятилетия» (2025) → «2029» (2026). С учётом ретракции 2018 года, спорного протокола TGP и отсутствия какого-либо двухкубитного результата у дорожной карты нет продемонстрированной базы.
Оценка. Топологический кубит не продемонстрирован. Есть высокоточное считывание чётности одной проволоки в лучшем материале, топологическое происхождение которого оспаривается и непроверяемо, пока не появятся сопоставимые времена жизни X/Z, двухкубитные операции или независимая репликация.
Оценки. A 1 · B — · C 1 · D 1 · E 1 · F 1 → 5/30 [D].
2.8 Квантовый отжиг и аналоговые машины
Продемонстрировано [D]. D-Wave Advantage2 GA (май 2025): 4 400+ кубитов, связность Zephyr 20, 12.5 кВт [A1]. «Beyond-classical» динамика спиновых стёкол (Science, март 2025) существенно размыта в течение недель тензорными сетями с belief propagation (Tindall et al., Science, май 2026) и t-VMC (Mauron & Carleo); D-Wave настаивает, что её крупнейшие/наиболее фрустрированные экземпляры не воспроизведены — не разрешено, но классическая граница сдвинулась [A2][A3]. Финансы: выручка FY2025 24.6 млн; выручка H1-2026 5.9 млн (−67% г/г), CFO ушёл в августе 2026 [A4]; разворот к гейтовой модели через QCI (§2.2). Аналоговые симуляторы: 69-кубитный аналого-цифровой симулятор Google (за классическим пределом только для XEB-подобного бенчмаркинга) [A5]; QuEra Aquila (256 атомов, на Braket) — разрыв струны в калибровочной теории, без заявлений о преимуществе [A6]; цифровой магнетизм Quantinuum (Nature 2026) — эвристическое заявление [A7].
Трезвый взгляд. Ни одна аналоговая машина не решила научно поставленную задачу доказуемо за пределами классической досягаемости с неоспоренным заявлением; ценность аналоговых платформ — как физических приборов (G1) и как ступеней (аналог QuEra/Pasqal → цифра).
Оценки. Несравнимо по A–D (нет гейтового канала); E 4 (зрелое производство), F 2. Карта: 20 000 кубитов 2029, 100 000 в 2031 [A4].
3Табло
3.1 Оценки по критериям (продемонстрировано, сентябрь 2026)
Показать рекорды · Show records
| Платформа | A Канал в масштабе | B Логический такт | C Масштаб с качеством | D Прогресс FT | E Путь масштабирования | F Правдоподобие карты | Индекс зрелости |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сверхпроводники | 3 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 24 |
| Нейтральные атомы | 4 | 2 | 4 | 4 | 4 | 3 | 21 |
| Ионы в ловушках | 5 | 2 | 3 | 4 | 3 | 3 | 20 |
| Бозонные (кошки/GKP/dual-rail) | 2 | 5 | 1 | 2 | 3 | 2 | 15 |
| Спиновые кубиты (Si/Ge) | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 15 |
| Фотоника | 2 | (4 по проекту) | 1 | 1 | 3 | 2 | 9 (13) |
| Топологические | 1 | — | 1 | 1 | 1 | 1 | 5 |
| Отжиг | н/п | н/п | н/п | н/п | 4 | 2 | н/п |
Профили по осям (A канал · B такт · C масштаб · D прогресс FT · E путь масштабирования · F правдоподобие карты). Информация — в форме: сверхпроводники круглые, ионы высокие по A и низкие по B, атомы зеркалят ионы по C/D, бозонные и фотоника — пики только по B.
Индекс измеряет, какая часть стека отказоустойчивости показана работающей, а не полезность. Читать вместе с §3.3 и §4.
Чувствительность. Каждая ячейка — суждение с неопределённостью ±1. Лидерство сверхпроводников (24) выдерживает любое одиночное изменение на ±1; порядок «нейтральные атомы / ионы» (21 против 20) — нет: он переворачивается при сдвиге оси C или F на один шаг, так что эти две платформы следует считать равными. Ось F смешивает вендоров внутри платформы (Quantinuum ≈ 4, IonQ ≈ 2; QuEra/Pasqal ≈ 2–3 после двухлетних сдвигов, Atom/Infleqtion ≈ 3–4): читайте F по ведущему вендору, а не по платформе. Каждое число за этими оценками несёт тег [D]/[C]/[R] в §2; оценка, построенная в основном на [C]-цифрах (F бозонных, E фотоники), наследует эту слабость.
3.2 Примитивы отказоустойчивости — кто что показал
| Примитив | Сверхпроводники | Ионы | Нейтральные атомы | Бозонные | Фотоника | Спины |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Масштабирование ниже порога (Λ) | Λ=2.14 (d=3→5→7); отдельный прогон 106 циклов с декодированием в реальном времени при d=5; d=7 при 7.7×10-4 | нет (вместо этого конкатенация) | 2.14× (d=3→5, 4 раунда); ΛZ≈1.9 / в среднем 1.3 (4 цикла), теряется при перезагрузке | repetition-cat «плоско» ниже порога | нет | repetition d=5 Λ=4.7 (только bit-flip) |
| Больше всего логических кубитов за break-even | 1–2 | 48 корректируемых / 94 детектируемых | 96 (блоки d=4) / 28 в алгоритме | 1 | 0 | 0 |
| Логические 2Q-гейты | lattice surgery d=3 (CNOT 0.64); телепортация в colour code | трансверсальные + lattice surgery (0.85–0.98), телепортация 99.8% | трансверсальные CNOT, сотни телепортаций | — | — | — |
| Магические состояния на логических кубитах | культивация 0.9999 (8% принятых) | переключение кодов 5×10-4; [[6,2,2]] 7×10-5 | дистилляция 5-в-1 на colour codes d=3/5 | — | — | — |
| Декодирование в реальном времени | 63 мкс при d=5; FPGA <1 мкс/раунд (сим.); RL-калибровка в контуре | в контуре (телепортация); GPU на Helios | офлайн ML (выигрыш 1.7×) | — | только детекция | самосеквенирование cryo-CMOS |
| qLDPC на железе | компоненты (Loon); gross code впереди | память BB на уровне break-even, 4 логических в 18 ионах (сообщается как [[18,4,3]]; постселекция по утечке) | теория: 10-13/раунд при p=10-3 | — | коды SHYPS (теория) | — |
| Цикл QEC | 1.1 мкс | ~1–5 мс (55 мс на полный слой) | ~1–4.5 мс | 2.8 мкс | МГц по проекту | ~сотни мкс |
3.3 Выявленные предпочтения — как хеджируются крупные игроки (2025–26)
| Игрок | Основная ставка | Вторая ставка | Сигнал |
|---|---|---|---|
| сверхпроводники (Willow, далее: долгоживущий логический кубит) | нейтральные атомы — новый аппаратный трек, март 2026 | «сверхпроводники масштабируются во времени, атомы — в пространстве» (Neven) | |
| IBM | сверхпроводники + qLDPC (Starling 2029), $10 млрд | кремниевые спины — покупка HRL, июль 2026 | нужны плотность CMOS + cryo-CMOS-управление |
| Microsoft | топологические (кубита пока нет) | нейтральные атомы — продаёт Magne с Atom Computing | выручка идёт от хеджа |
| AWS | кошачьи кубиты (Ocelot), dual-rail erasure | атомы / ионы / SC через Braket, co-design с QuEra | аппаратно-эффективная QEC как исследование, всё остальное как маркетплейс |
| NVIDIA | нет | NVQLink + инвестиции в Quantinuum, QuEra, Alice & Bob и др. | слой декодирования/управления платформенно-независим |
| IonQ | ионы | электронные гейты (Oxford Ionics) + фабрика (SkyWater) + фотонные сети (Lightsynq) | вертикальная интеграция, только ионы |
| D-Wave | отжиг (выручка −67%) | dual-rail erasure SC (QCI, $550 млн) | отжиг перестаёт быть историей роста |
| DARPA QBI Stage B (11) | атомы ×2, ионы ×2, SC ×1, бозонные ×1, спины ×3, спин-фотон ×1, фотоника ×1 | Stage C: PsiQuantum, Microsoft (через US2QC) | Google, Rigetti, Alice & Bob, Oxford Ionics отсутствуют в списке ноября 2025 (DARPA: новые команды ещё могут войти) |
Картина однозначна: каждый игрок с глубокими карманами сочетает одну быструю платформу (сверхпроводники в той или иной форме) с одной плотной (атомы или спины). Никто не сочетает две медленные. Это рыночная оценка §1.3: скорость важна для G4, плотность — для G3.
4Цели × технологии — матрица соответствия
●●● лучшее соответствие · ●● хорошее · ● маргинальное · ○ непригодно. Слева — продемонстрировано (2026), справа — правдоподобная траектория (~2029), где они различаются.
| Цель | Сверхпроводники | Ионы | Нейтральные атомы | Бозонные SC | Фотоника | Спины | Топологические | Отжиг |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| G1 Аналог / NISQ многочастичная физика | ●●● | ●● | ●●● | ○ | ● | ○ | ○ | ●● |
| G2 Error-mitigated «полезность» (100–150 q) | ●●● | ●●● | ●● → ●●● | ○ | ● | ○ | ○ | ○ |
| G3 Ранняя FT (102–103 логических) | ●● → ●●● | ●●● | ●●● | ● → ●● | ○ → ● | ○ → ● | ○ | ○ |
| G4 Крупномасштабная FT (RSA-2048, FeMoco) | ●● → ●●● | ● | ● → ●● | ● → ●● | ○ → ●● | ○ → ●● | ○ → ? | ○ |
| G5 Эвристическая оптимизация | ● | ● | ● | ○ | ○ | ○ | ○ | ●● (спорно) |
| G6 Сети / распределённые QC | ● | ●●● | ●● | ● | ●●● | ●●● (дефекты) | ○ | ○ |
| G7 Развёртываемые / on-prem / HPC | ●● | ●●● | ●●● | ● | ●● | ●● | ○ | ●● |
Почему ячейки именно такие.
- G1. Атомы (Aquila 256, 6 100 атомов Cs, разрыв струны в калибровочной теории) и сверхпроводники (69-кубитный аналого-цифровой симулятор Google; цифровой магнетизм Quantinuum на ионах — на втором месте) — приборы, которыми физики реально пользуются; отжигатели дают настоящую динамику спиновых стёкол, но каждое заявление «beyond classical» активно размывается.
- G2. Сверхпроводники выигрывают по пропускной способности (IBM Nighthawk: 5 000–7 500 2Q-гейтов на схему, частота шотов класса 100 кГц; Q-CTRL 120 q с 104 гейтов), ионы — по качеству на шот (Helios; сертифицированная случайность), но проигрывают по шотам/с (~18/с на полной ширине). Все «кандидаты на преимущество» 2026 года (IBM 70-q doped-Clifford, Qedma 74-q Floquet с перекрёстной проверкой на Helios, Google OTOC) живут здесь.
- G3. Это окно ионов и атомов: 48 корректируемых логических кубитов сегодня (Helios), 50 (Magne) на рубеже года, ~100 (Sol) в 2027, >256 (Libra) в 2028 — всё на трансверсальных или высокоскоростных кодах, которые сверхпроводниковым решёткам ближайших соседей недоступны. Сверхпроводники доходят до того же числа только через qLDPC-модули (Kookaburra → Starling 2029). Задачи класса Хаббарда (∼105–106 Тоффоли, часы при мкс-циклах) терпят медленный такт: при циклах 1 мс они занимают дни-недели, что приемлемо.
- G4. Только платформы микросекундного класса могут выполнить алгоритмы на 109–1010 Тоффоли за дни, а не десятилетия. Сверхпроводники — единственная быстрая платформа с продемонстрированным Λ; бозонные коды, фотоника и спины быстры по проекту, но не показали логического кубита (фотоника, спины) или работающего бюджета phase-flip (кошки). Атомы могут частично компенсировать трансверсальными архитектурами (19 млн атомов, 5.6 дня для RSA-2048 в одной оценке) — правдоподобно, не доказано. Ионы при синдромных циклах 1–5 мс и 104-кубитных чипах, которых пока нет, выше ● сегодня поставить нельзя.
- G5. Ни у одной платформы нет заслуживающего доверия преимущества в оптимизации: гроверовские ускорения бесполезны на ранней FT-аппаратуре, преимущество DQI — на искусственной задаче, свидетельства QAOA — бесшумные симуляции ≤40 кубитов. Отжиг получает ●● только за то, что развёрнут и иногда полезен как эвристика.
- G6. Фотоника — межсоединение независимо от того, кто победит в вычислениях; ионы (распределённый CZ Oxford) и дефектные спины (SiV на 35 км, T-центры) — продемонстрированные узлы сети; атомы присоединяются (Atom Computing – Nu Quantum/Cisco); сверхпроводникам не хватает СВЧ-оптического трансдьюсера полезной эффективности.
- G7. Стойки при комнатной температуре (AQT, IonQ Tempo, Equal1, ORCA, Quandela) и атомные системы <4 кВт (Pasqal) против сверхпроводников с dilution-рефрижераторами — хотя 23 поставленные системы IQM показывают, что on-prem сверхпроводники — реальный рынок.
5Наиболее перспективные направления
Ранжировано по ожидаемому вкладу в отказоустойчивый компьютер полезного масштаба к ~2033 с весами: продемонстрированная физика ×2, путь масштабирования ×1, правдоподобие карты ×1. «Направление» намеренно уже, чем «платформа»: внутри каждой платформы перспективу несёт одна конкретная линия работ.
1. Сверхпроводниковые трансмоны с инженерией структуры ошибок, qLDPC-кодами и управлением в холодной зоне. Единственная платформа с продемонстрированным масштабированием Λ в памяти, микросекундным тактом, 300-мм фабричной линией, модульной криогеникой и балансом в 10 млрд за датированной дорожной картой. Значимое направление — не «лучшие трансмоны», а: (a) преобразование канала ошибок — dual-rail erasure (D-Wave/QCI, AWS), удаление утечки, bias — чтобы эффективный порог вырос в 3–4 раза; (b) модули qLDPC-памяти (Kookaburra 2026 — тест); (c) декодирование в реальном времени и RL-калибровка в контуре (3.5× устойчивость к дрейфу у Google); (d) перенос управления в холодную зону — SFQ (SEEQC при милликельвиновых температурах, IBM–SEEQC в рамках QBI) и cryo-CMOS (Google/Atlantic Quantum, HRL/IBM) — потому что число кубитов ограничивает стена I/O, а не кубит. Риски: \Lambda\approx2 означает >10^{3} физических на логический; считывание на 10^{-2}$; нет логического 2Q-гейта дальше d=3; нет межмодульной QEC.
2. Нейтральные атомы с зонной архитектурой, трансверсальной/алгоритмической отказоустойчивостью и erasure-конверсией. Лучшее масштабирование «в пространстве» (формулировка Невена): тысячи атомов с секундной когерентностью, all-to-all связность через транспорт, богатейшие демонстрации логических операций (96 логических блоков, дистилляция магических состояний, сотни телепортаций), непрерывная перезагрузка и erasure-конвертируемая доминирующая ошибка (потеря). Новый трек Google, коммерческие машины Microsoft/Atom, co-design AWS–QuEra и два места в QBI Stage B делают это консенсусной второй ставкой. Значимое направление: erasure-нативные изотопы (Yb, Sr), трансверсальные гейты + коррелированное декодирование для амортизации миллисекундного цикла, высокоскоростные qLDPC (rate >1/2, симуляция 10-13/раунд), imaging/транспорт быстрее миллисекунды. Риски: нет устойчивого Λ>2 с перезагрузкой; разрыв 103× по такту; карты QuEra и Pasqal сдвинулись на два года.
3. Ионы в ловушках с безлазерными электронными гейтами на 2D-чиповых ловушках (и QCCD как продукт ближнего срока). Наивысшее качество канала в масштабе (Helios) и наиболее убедительные результаты по логическим кубитам сегодня (48 корректируемых кубитов при 10-4 ошибке логического гейта; qLDPC-память на уровне break-even у IonQ). Направление с реальной историей масштабирования — электронные гейты Oxford Ionics/IonQ при 8.4×10-5 без охлаждения до основного состояния на фабричных чипах, убирающие лазеры — исторический блокер масштабирования, — плюс SkyWater как собственная фабрика и фотонные межсоединения. Sol Quantinuum (2027) — первая 2D-ловушка продуктового масштаба. Риски: скорость (103–105× на слой), 75–97% постселекции в демонстрациях высокоскоростных кодов, межсоединения в 102 раз медленнее нужного, а карта IonQ (2 млн кубитов к 2030) не имеет опубликованных данных о нагреве в 2D и времени гейта.
4. Кремниевые/германиевые спиновые кубиты как долгосрочная ставка на технологичность. 2026 год — год, когда аргумент CMOS получил доказательства: 2Q >99% на 300-мм пластинах imec, самосеквенируемый repetition code d=5 HRL (Λ=4.7) под cryo-CMOS-контроллером при 4 K, 18-кубитные массивы при одинаковых напряжениях, перенос спинов при 99.5%, покупка HRL компанией IBM и четыре из одиннадцати мест в QBI Stage B. Потолок (транзисторная плотность, <\1$ за кубит) — наивысший среди платформ; пол (ни одного устройства >12 кубитов с 2Q-данными по всем парам; циклы ~100 мкс, ограниченные считыванием) — самый низкий в верхней четвёрке. Направление: тайлируемые ячейки 2×N с шинами переноса, ко-интеграция cryo-CMOS, изотопно очищенные 300-мм процессы.
5. Фотоника: несомненна как межсоединение, высокодисперсна как вычислитель. Метрики компонентов превосходны (fusion 99.22%, SiN + BTO + SNSPD в фабричном масштабе, 300 мм), деньги реальны ($1 млрд, V&V в QBI Stage C), и модульность любой другой платформы будет работать на фотонных линках. Но фотонного логического кубита нет, потери в 10–25 раз выше порога, сжатию GKP не хватает 9 дБ, а цель PsiQuantum «полезно в 2027» уже под угрозой. Рассматривать как опцион 2030-х с бинарным исходом; следить за первой демонстрацией многофотонного ресурсного состояния / fusion-сети — она поднимет направление на два места.
6. Бозонные коды (кошки, GKP, dual-rail) — направление, а не победитель. Erasure-половина семейства (dual-rail на трансмонах и полостях: доля erasure 80–90%, остаточная Pauli 10-3) поглощается сверхпроводниковым мейнстримом и относится к направлению 1. Кошачья половина решила bit-flip (часы) и не решила phase-flip (10-1/цикл против 10-3, заложенных в оценки ресурсов); пока нет bias-сохраняющего CNOT «кошка–кошка», заявление «в 100 раз меньше кубитов» остаётся проекцией. GKP остаётся постселектированным. Место Nord Quantique в QBI Stage B — единственная внешняя валидация.
7. Топологические кубиты — пока не кубит. Долгие времена жизни чётности в лучшем материале — прогресс материаловедения; без времени жизни X-измерения, сопоставимого с Z, двухкубитной операции или независимой репликации ранжировать платформу не на чем. Собственная коммерческая позиция Microsoft (продажа нейтральных атомов) — красноречивый сигнал.
8. Квантовый отжиг — коммерчески размывается. Классические тензорные сети с belief propagation закрыли большую часть разрыва 2025 года; выручка упала на 67% в H1 2026; компания купила гейтовую платформу. Аналоговые симуляторы на атомах/ионах/сверхпроводниках сохраняют физическую ценность G1 без форм-фактора отжига.
5.1 Сквозные направления (технологически независимая ценность)
- Инженерия структуры ошибок — erasure-конверсия, bias шума, удаление утечки: единственный рычаг, поднимающий пороги в 3–4 раза без вмешательства в физику гейта. У каждой платформы из верхней четвёрки теперь есть erasure-программа.
- Декодирование в реальном времени и калибровка в контуре — FPGA/GPU/on-chip декодеры <1 мкс/раунд (Riverlane, IBM Relay-BP, IQM–Zurich Instruments <4 мкс end-to-end), RL-калибровка во время QEC (Google), самосеквенирующие контроллеры (HRL). NVQLink NVIDIA делает это платформенно-независимым слоем.
- qLDPC и трансверсальная/алгоритмическая отказоустойчивость — снижение оверхеда с ∼103 до ∼102 физических на логический. Аппаратные прогоны qLDPC (bivariate bicycle): IonQ (4 логических в 18 ионах, break-even) и Zhejiang ([[18,4,4]], не break-even). Высокоскоростные трансверсальные блочные коды: Quantinuum и Harvard/QuEra (тессеракт [[16,6,4]]). Gross code IBM — тест 2026–27.
- Интеграция управления в холодной зоне — SFQ и cryo-CMOS: стена I/O — связывающее ограничение для сверхпроводниковых и спиновых платформ при 104+ кубитах; 2026 год дал рецензируемое милликельвиновое SFQ-управление кубитами и первую QEC, секвенированную cryo-CMOS при 4 K.
- Верификация и бенчмаркинг в масштабе (QCVV) — все заявления о «преимуществе» 2026 года — кандидаты, явно открытые для классического вызова; сертифицированная случайность, кросс-платформенные перекрёстные проверки (Qedma на Heron + Helios) и метрики класса layer fidelity при полной нагрузке — вот что отделяет результат от пресс-релиза.
- Фотонные межсоединения — для любой модульной архитектуры; текущие скорости (10–250 пар Белла/с) в 102–104 раз ниже логических тактов.
5.2 Фальсифицируемый список наблюдения на ближайшие 12–18 месяцев
| Направление | Веха, которая подтвердит | Веха, которая понизит |
|---|---|---|
| Сверхпроводники | устойчивое Λ≥3 при d≥9 с логическим 2Q-гейтом; gross-code память на Kookaburra; SFQ/cryo-CMOS-управление ≥50 кубитами | Kookaburra снова сдвигается; считывание застряло на 10-2; пропущена следующая веха Google |
| Нейтральные атомы | Λ>2 в памяти ≥100 раундов с перезагрузкой; Magne поставляет 50 логических кубитов; раунд QEC быстрее мс | Libra сдвигается за 2028; плато CZ 99.9% подтверждено без новой схемы гейта |
| Ионы | Sol на 192 q с электронными гейтами или ≤99.9% в 2D; 256-q чип IonQ при 99.99% введён в строй; масштабирование типа Λ на любом ионном коде | 256-q система сдвигается за 2027; данные Sol по нагреву/транспорту разочаровывают |
| Бозонные | phase-flip кошки ≤10-2/цикл при n̄≈10 с bias-сохраняющим CNOT; 17-кубитная dual-rail система с логической ошибкой в 2 раза ниже физической | Helium поставляется без логических данных до 2027 |
| Фотоника | fusion-сеть / многофотонное ресурсное состояние дальше пар Белла; потери в пределах 10× от порога | цель PsiQuantum 2027 формально сдвинута; V&V Stage C отрицательна |
| Спины | >20 кубитов с 2Q ≥99.5% по всем парам на 300 мм; считывание класса мкс | цифры Diraq на 2029 снова пересмотрены вниз |
| Топологические | время жизни X ≈ время жизни Z; любая двухкубитная запутанность | ничего из этого к концу 2027 |
| Внешнее | выбор DARPA QBI Stage C (ожидается Q4 2026) | — |
6Метод, уверенность и известные расхождения
- Метод. Веб-исследование 2 сентября 2026 по первичным источникам (arXiv, Nature/Science/PRX/PRL, новостные разделы и страницы дорожных карт компаний, DARPA); отраслевая пресса (Quantum Computing Report, The Quantum Insider, HPCwire, PostQuantum) использовалась для поиска первичных источников. Каждое число в §2–§3 снабжено ключом источника; оценки в §3.1 и матрица в §4 — суждение автора по якорям §1.2.
- Высокая уверенность: рецензируемые физические и логические числа Google, IBM, USTC/Zhejiang, Quantinuum, IonQ/Oxford Ionics, Harvard/QuEra, Atom/Microsoft, Caltech, AWS, Yale/QCI, PsiQuantum, Xanadu, Diraq/imec, HRL; списки DARPA QBI; события финансирования из первичных релизов.
- Средняя уверенность: часовые bit-flip Alice & Bob (компания помечает как предварительные, статьи нет); результат Nord Quantique по tesseract-коду (только пресс-релиз); заявление Quantinuum «почти пять девяток логической» (звонок для инвесторов, статьи нет); медианы IBM Heron r3 (снимок дашборда); цифры Origin Wukong-180 (только компания); дата ввода Magne (конец 2026 vs начало 2027).
- Известные расхождения: SPAM Helios 4.8×10-4 (arXiv) vs 3.3×10-4 (Nature); Ocelot d=3 1.72% (блог) vs 1.75% (статья); Λ surface code Google 2.14 (статья) vs 2.31 (блог); «2.14× ниже порога» для 448 атомов Harvard (аннотация Nature) vs ранний пресс-пересказ arXiv-версии; время чётности Majorana 2 «20 с в среднем» (Microsoft) vs «характерное ~20 с» (статья) vs 22 ± 1 с (анализ); Diraq «тысячи к 2029» (июль 2026) vs «150 тыс. к 2029» (август 2026); оценка Quantinuum на IPO $14–17.6 млрд по разным источникам.
6.1 Проверенные открытые вопросы (состояние на 3 сентября 2026)
| Вопрос | Результат | Статус |
|---|---|---|
| Преемник Willow / многочиповый результат Google | Ничего не опубликовано на 3 сентября 2026: посты Google октября 2025 и марта 2026 по-прежнему описывают Willow (105 q) как текущий чип; QEC-статья июля 2026 выполнена на Willow; ни межкриостатных, ни многочиповых результатов [S33] | закрыт — отрицательно |
| Λ для рекорда июля 2026 (7.72×10⁻⁴ при d=7) | Не сообщается: статья (arXiv:2511.08493 → Nature 655, 879) даёт LER при d=7 с AlphaQubit2, LER colour code d=5 8.19×10⁻³, ~20% выигрыш от RL и 3.5× устойчивость к дрейфу, но не численное Λ и не LER surface code при d=3/d=5 [S33] | закрыт — значения не существует |
| Железо Kookaburra / Loon в 2026 | Kookaburra не поставлен; страница дорожной карты по-прежнему ставит его на 2026; Loon «демонстрирует все ключевые компоненты» без чисел производительности; Nighthawk r2 ожидается с 25× пропускной способностью Heron (будущее время); аппаратного результата по gross-коду нет [S32] | закрыт — в ожидании |
| Запуск 1 000-кубитной машины Fujitsu | Запланирован на финансовый 2026 год (апр. 2026 – март 2027) в Fujitsu Technology Park; архитектура и fidelity не раскрыты; не запущена [S34] | закрыт — в ожидании |
| IQM / OQC в DARPA QBI | Ни одна из компаний не фигурирует ни в списках Stage A/B DARPA, ни в отборах QBIT 2026 [X14] | закрыт — отрицательно |
| Длительности лазерных гейтов IonQ, fidelity Tempo | Forte: MS-гейты 550–883 мкс (медиана 672 мкс), 1Q 110 мкс, SPAM 0.5% [I27]; Tempo: «99.9% fidelity», #AQ 64 в цепочке из 64 ионов, времён гейтов нет; электронный гейт Oxford Ionics 225.8 мкс (2025), ≈120 мкс (2024) [I4] | закрыт |
| Метрики planqc 2025–26 | Ни одного релиза с аппаратными метриками после регистра из 1 200 атомов октября 2024; система DLR на 100 кубитов — весна 2027, LRZ на 1 000 кубитов (2×500) — «около 2027»; грант €2.3 млн март 2026, без раунда [N26] | закрыт — сдвиг |
| Позиция Intel | Программа жива без дорожной карты: 12-кубитный Tunnel Falls развёрнут в Argonne (январь 2026), «масштабирование до сотен точек»; страница квантовых исследований не менялась с августа 2025; нет ни преемника, ни заявления о выходе [Q15] | закрыт |
| 18-я компания QBI Stage A | Страница DARPA по-прежнему гласит: «объявлено 17 из 18 компаний; одна ещё на переговорах»; 18-я так и не названа. Список Stage A: 15 компаний 3 апреля 2025 + QuEra (29 апреля) + Google (9 сентября 2025); DARPA считает «20 оценённых компаний», включая Microsoft и PsiQuantum (US2QC) [X14] | закрыт — DARPA не называет |
| Обновление оценки Гидни для RSA-2048 в 2026 | Ревизии от Gidney/Ekerå нет; три другие оценки 2026 года: Pinnacle (qLDPC) < 100 тыс. физических кубитов [X12]; Google ECDLP-256 < 0.5 млн кубитов за минуты [X11]; Шор на нейтральных атомах с ~10⁴–2.6×10⁴ перестраиваемыми атомами (P-256 за дни, RSA-2048 на 1–2 порядка дольше) [X13] | закрыт — заменён тремя статьями |
| Выбор DARPA QBI Stage C | Нет на 3 сентября 2026, кроме двух исполнителей US2QC (PsiQuantum, Microsoft). Stage B — «годовая» с ноября 2025; Q&A DARPA 2025 даёт Stage B ≈ 12 месяцев и Stage C ≈ 36 месяцев, что означает решения в конце 2026 / начале 2027; официальной даты нет [X14] | закрыт — в ожидании |
| Статья Quantinuum о «почти пяти девятках логической» | Препринта на arXiv по-прежнему нет; релиз Q2-2026 повторяет заявление и даёт 2Q Helios 99.921% [I25] | открыт (заявление компании) |
7Граф технологий — узлы, координаты, рёбра и что граф говорит сам
7.1 Правила построения
Узлы — технологии, а не платформы. Технология входит в граф, если она самостоятельна (её можно заменить, не трогая остальной стек) и принципиальна (замена сдвигает хотя бы один из четырёх выходов — канал ошибок, такт, счёт кубитов с качеством, путь масштабирования — на порядок). Платформа — это путь: по одному узлу на слой через десятислойный стек (носитель → кодирование → механизм гейта → связность/транспорт → управление → считывание → код → декодер → интерконнект → производство). Альтернативы внутри слота перечислены; первая — основная.
Семь координат узла (пространство проектирования, стабильно): (a) сродство носителя на спектре естественный ↔ изготовленный (фотон = естественная частица в изготовленных модах; донор/дефект = промежуточный; независимые от носителя = нейтральные); (b) характерное время, которое узел навязывает (лог-шкала), с признаком перепутывания детерминированное / вероятностное-heralded; (c) механизм измерения с нижней границей времени, деструктивностью и возможностью mid-circuit; (d) механизм подвижности/связности; (e) модальность управления и его размещение (комнатная / 4 K / милликельвины / в вакууме); (f) структура доминирующей ошибки как её видит код; (g) технология производства. Координата — свойство, которое не сдвигается с ростом рекордов; всё, что сдвигается (fidelity, Λ, счёт, такт, стадия QBI, финансирование), — атрибут пространства оценки: датированный, с источником, прикреплён к узлу и никогда не используется для позиционирования. Акторы и цели — аннотации на путях.
Пять типов рёбер: требует/обеспечивает (межслойная зависимость; зависимости «одно из» помечены и учитываются только там, где реализованы в пути), альтернативы (две технологии, способные занять один и тот же слот слоя; отношение симметрично и не означает исключения — платформа может сочетать обе по модулям или уровням иерархии, например surface-код для обработки и gross-код для памяти), конфликтует (две технологии работают вместе только с элементом снятия или при изменении третьего слоя; каждое ребро конфликта несёт механизм, измеренную цену, способ снятия, статус — открыт / снят / обходится — и датированный источник, см. 7.10), переносится (один узел в нескольких платформенных путях), определяет (узел → один из четырёх выходов, с источником, датой и числом).
Такт — не координата. Для каждого пути он выводится как длительность одного раунда извлечения синдрома, t_round = d₂·(t_2Q + t_move) + d₁·t_1Q + t_meas + t_reset, где d₂ и d₁ — число слоёв двух- и однокубитных гейтов в коде пути (из узла кода), t_2Q и t_meas — координаты гейта и считывания, а t_1Q, t_move (транспорт между слоями гейтов, только подвижные платформы) и t_reset — стандартные рекорды; измеренный цикл QEC показан рядом как проверка. Из тех же рекордов выводятся ещё два такта: время реакции (измерение → обусловленная операция; опубликованный контур, если есть, иначе считывание + задержка декодера как нижняя граница) и операций на когерентность T₂/t_2Q, а экспозиция простоя за раунд t_round/T₂ сравнивается с измеренной ошибкой простоя.
Тест на off-diagonal (собственный термин карты; «внедиагональный» заимствован из языка матриц, а не из литературы предмета). Вдоль оси естественный–изготовленный координаты коррелируют: у естественных носителей по умолчанию оптическое управление при комнатной температуре, транспортная связность, ошибки типа потерь, медленное флуоресцентное считывание, оптическая/MEMS-сборка; у изготовленных — СВЧ/электрическое управление при комнатной температуре, статическая NN-разводка, паулиевские ошибки и утечка, быстрое дисперсионное/зарядовое считывание, литография. Узел off-diagonal, если в использующем его пути он ломает эту корреляцию: естественный носитель + СВЧ-управление; изготовленный + дальняя связность; изготовленный + erasure; изготовленный + управление или декодирование в холодной ступени; твердотельный носитель + фотонный интерконнект; естественный + суб-мкс гейт; естественный + считывание ≤ 30 мкс; естественный + полупроводниковое/фотонно-чиповое производство. Хабы — узлы, чей охват зависимостей (собственные пути плюс пути узлов, которые их требуют) покрывает не менее трёх семейств носителей; для технологии, дошедшей до железа лишь в 2023 году или позже, порог — два семейства, потому что молодая технология ещё не успела распространиться. Пустые слоты — узлы без продемонстрированной технологии или слоты путей, в которых ничего нет.
Критерий валидности. Граф должен воспроизвести перспективные направления §5 как множество S = off-diagonal ∪ хабы ∪ пустые слоты — он не получает их на вход. Тест независим ровно настолько, насколько независимы off-diagonal-паттерны, кодирующие корреляцию естественный/изготовленный; его реальная информация — в остатках: утверждения текста, которые граф не поддерживает, и находки графа, которые текст пропустил (§7.8).
7.2 Таблица узлов (96 технологий × 7 координат)
| # | Слой | Технология | (a) сродство носителя | (b) время · перепутывание | (c) считывание | (d) подвижность | (e) управление · размещение | (f) структура ошибки | (g) производство | статус · с года |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 Носитель | Бозонная мода резонатора cavity |
изготовленный | 316 ns; детерминированное | дисперсионное СВЧ; 1 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | общая шина (моды движения / резонатор) | СВЧ @ комнатная | потеря (erasure), смещённая | 3D-обработка полостей | продемонстрировано · 2013 |
| 2 | 1 Носитель | Флаксониум fluxonium |
изготовленный | 50.1 ns; детерминированное | дисперсионное СВЧ; 316 ns; разрушающее=нет; mid-circuit=да | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | стохастическая паулиевская, когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2009 |
| 3 | 1 Носитель | rf-SQUID потоковый кубит (отжигатель) fluxq |
изготовленный | 3.16 ns; н/п | дисперсионное СВЧ; 1 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=нет | дальние статические связи | низкочастотное электрическое @ милликельвиновая ступень | стохастическая паулиевская, когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2011 |
| 4 | 1 Носитель | Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) majorana |
изготовленный | 1 µs; детерминированное | rf квантовая ёмкость (чётность); 100 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | неизвестна / оспаривается | III-V MBE гетероструктуры | формируется · 2025 |
| 5 | 1 Носитель | Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) qd_spin |
изготовленный | 50.1 ns; детерминированное | спин-в-заряд + rf-рефлектометрия; 6.31 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | когерентная / калибровочная, стохастическая паулиевская, утечка | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2012 |
| 6 | 1 Носитель | Трансмон transmon |
изготовленный | 10 ns; детерминированное | дисперсионное СВЧ; 316 ns; разрушающее=нет; mid-circuit=да | статическая NN-разводка | СВЧ @ комнатная | утечка, стохастическая паулиевская, коррелированные всплески, когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2007 |
| 7 | 1 Носитель | Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) defect |
промежуточный / независим от носителя | 1 µs; детерминированное | рассеяние фотонов (ФЭУ/SNSPD); 100 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | летящие кубиты (фотоны) | оптическое @ комнатная | стохастическая паулиевская, потеря (erasure) | рост / имплантация алмаза | продемонстрировано · 2004 |
| 8 | 1 Носитель | Донорный спин (P в ²⁸Si) donor |
промежуточный / независим от носителя | 1 µs; детерминированное | спин-в-заряд + rf-рефлектометрия; 10 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | стохастическая паулиевская | STM-литография | продемонстрировано · 2012 |
| 9 | 1 Носитель | Одиночный фотон (дискретные переменные) photon |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | 100 ns; вероятностное / heralded | детектирование одиночных фотонов; 10 ns; разрушающее=да; mid-circuit=нет | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2001 |
| 10 | 1 Носитель | Сжатая световая мода (CV) squeezed |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | 1 µs; вероятностное / heralded | детектирование одиночных фотонов; 10 ns; разрушающее=да; mid-circuit=нет | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | гауссова (малые сдвиги), потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2012 |
| 11 | 1 Носитель | Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный ae_atom |
естественный | 251 ns; детерминированное | флуоресцентный imaging (камера); 501 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | физический транспорт | оптическое @ комнатная | erasure-конвертируемая, потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2019 |
| 12 | 1 Носитель | Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете alkali |
естественный | 251 ns; детерминированное | флуоресцентный imaging (камера); 501 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | физический транспорт | оптическое @ комнатная | потеря (erasure), утечка, когерентная / калибровочная | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2016 |
| 13 | 1 Носитель | Ион в ловушке ion |
естественный | 63.1 µs; детерминированное | рассеяние фотонов (ФЭУ/SNSPD); 10 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | физический транспорт | оптическое @ комнатная | когерентная / калибровочная, утечка, стохастическая паулиевская | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 1995 |
| 14 | 2 Кодирование | «Голое» двухуровневое подпространство enc_bare |
изготовленный | — | — | — | — | утечка | — | продемонстрировано · 2007 |
| 15 | 2 Кодирование | Кошачье кодирование (смещённый шум) enc_cat |
изготовленный | — | — | — | — | смещённая | — | продемонстрировано · 2020 |
| 16 | 2 Кодирование | Exchange-only / синглет-триплетное спиновое кодирование enc_eo |
изготовленный | — | — | — | — | утечка, когерентная / калибровочная | — | продемонстрировано · 2013 |
| 17 | 2 Кодирование | Кодирование в чётности фермионов (тетрон) enc_parity |
изготовленный | — | — | — | — | неизвестна / оспаривается | — | только теория / дизайн · 2025 |
| 18 | 2 Кодирование | GKP-кодирование (решётка) enc_gkp |
гибридный (изготовленная матрица) | — | — | — | — | гауссова (малые сдвиги) | — | формируется · 2020 |
| 19 | 2 Кодирование | Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине enc_spin_ld |
гибридный (изготовленная матрица) | — | — | — | — | когерентная / калибровочная, стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 1998 |
| 20 | 2 Кодирование | Dual-rail (erasure) кодирование enc_dualrail |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | — | — | erasure-конвертируемая | — | продемонстрировано · 2023 |
| 21 | 2 Кодирование | Time-bin / путевое фотонное кодирование enc_timebin |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | — | — | потеря (erasure) | — | продемонстрировано · 1999 |
| 22 | 2 Кодирование | Сверхтонкий / часовой кубит enc_hf |
естественный | — | — | — | — | стохастическая паулиевская, утечка | — | продемонстрировано · 1995 |
| 23 | 2 Кодирование | Метастабильное («omg») erasure-кодирование enc_omg |
естественный | — | — | — | — | erasure-конвертируемая | — | формируется · 2023 |
| 24 | 3 Механизм гейта | Аналоговая эволюция (отжиг) g_anneal |
изготовленный | 3.98 ns; н/п | — | дальние статические связи | низкочастотное электрическое @ милликельвиновая ступень | когерентная / калибровочная, стохастическая паулиевская | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2011 |
| 25 | 3 Механизм гейта | Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) g_bos |
изготовленный | 501 ns; детерминированное | — | общая шина (моды движения / резонатор) | СВЧ @ комнатная | erasure-конвертируемая, смещённая, стохастическая паулиевская | 3D-обработка полостей | продемонстрировано · 2018 |
| 26 | 3 Механизм гейта | Bias-сохраняющий CNOT кошка–кошка g_catcnot |
изготовленный | —; детерминированное | — | общая шина (моды движения / резонатор) | СВЧ @ комнатная | смещённая | сверхпроводящая литография | пустой слот — технологии ещё нет · — |
| 27 | 3 Механизм гейта | Cross-resonance (фиксированная частота, только СВЧ) g_cr |
изготовленный | 316 ns; детерминированное | — | статическая NN-разводка | СВЧ @ комнатная | когерентная / калибровочная, стохастическая паулиевская | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2011 |
| 28 | 3 Механизм гейта | Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) g_elec |
изготовленный | 200 µs; детерминированное | — | общая шина (моды движения / резонатор) | СВЧ @ комнатная | стохастическая паулиевская, когерентная / калибровочная | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 2024 |
| 29 | 3 Механизм гейта | Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) g_exch |
изготовленный | 100 ns; детерминированное | — | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | когерентная / калибровочная, стохастическая паулиевская, утечка | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2018 |
| 30 | 3 Механизм гейта | Майорановский гейт через измерения g_mbq |
изготовленный | —; детерминированное | — | статическая NN-разводка | низкочастотное электрическое @ комнатная | неизвестна / оспаривается | III-V MBE гетероструктуры | пустой слот — технологии ещё нет · — |
| 31 | 3 Механизм гейта | CZ / iSWAP через перестраиваемый coupler g_tc |
изготовленный | 39.8 ns; детерминированное | — | статическая NN-разводка | СВЧ @ комнатная | когерентная / калибровочная, утечка, стохастическая паулиевская | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2014 |
| 32 | 3 Механизм гейта | СВЧ / оптические спиновые гейты (центры окраски, 1Q спины) g_mwspin |
промежуточный / независим от носителя | 1 µs; детерминированное | — | статическая NN-разводка | СВЧ @ комнатная | стохастическая паулиевская, когерентная / калибровочная | рост / имплантация алмаза | продемонстрировано · 2004 |
| 33 | 3 Механизм гейта | CV гауссовы гейты + негауссовы операции с помощью GKP g_cv |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | 1 µs; детерминированное | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | гауссова (малые сдвиги), потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2020 |
| 34 | 3 Механизм гейта | Линейно-оптический fusion (heralded) g_fusion |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | 100 ns; вероятностное / heralded | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2005 |
| 35 | 3 Механизм гейта | Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.) src_resource |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | —; вероятностное / heralded | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | пустой слот — технологии ещё нет · — |
| 36 | 3 Механизм гейта | Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) g_ms |
естественный | 63.1 µs; детерминированное | — | общая шина (моды движения / резонатор) | оптическое @ комнатная | когерентная / калибровочная, утечка, стохастическая паулиевская | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2003 |
| 37 | 3 Механизм гейта | CZ через ридберговскую блокаду g_ryd |
естественный | 251 ns; детерминированное | — | физический транспорт | оптическое @ комнатная | потеря (erasure), утечка, когерентная / калибровочная | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2010 |
| 38 | 4 Связность / транспорт | Crossbar с общими линиями (спины) cx_crossbar |
изготовленный | — | — | crossbar с общими линиями | низкочастотное электрическое @ комнатная | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | формируется · 2023 |
| 39 | 4 Связность / транспорт | Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) cx_lr |
изготовленный | — | — | дальние статические связи | — | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | формируется · 2023 |
| 40 | 4 Связность / транспорт | Статическая решётка ближайших соседей cx_nn |
изготовленный | — | — | статическая NN-разводка | — | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2014 |
| 41 | 4 Связность / транспорт | Перенос спинов (конвейерный режим) cx_shuttle |
изготовленный | 200 ns; н/п | — | физический транспорт | — | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | формируется · 2025 |
| 42 | 4 Связность / транспорт | Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) cx_switch |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | 1 µs; н/п | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2015 |
| 43 | 4 Связность / транспорт | Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) cx_aod |
естественный | 1 ms; н/п | — | физический транспорт | — | потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2022 |
| 44 | 4 Связность / транспорт | Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) cx_bus |
естественный | — | — | общая шина (моды движения / резонатор) | — | когерентная / калибровочная | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 2003 |
| 45 | 4 Связность / транспорт | Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) cx_qccd |
естественный | 2 ms; н/п | — | физический транспорт | — | когерентная / калибровочная | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 2002 |
| 46 | 5 Управление | Baseband электрическое управление (спины, майораны) ct_base |
изготовленный | — | — | — | низкочастотное электрическое @ комнатная | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2012 |
| 47 | 5 Управление | Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) ct_cryocmos |
изготовленный | — | — | — | СВЧ @ ступень 4 K | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2024 |
| 48 | 5 Управление | On-chip мультиплексирование flux-DAC ct_fluxdac |
изготовленный | — | — | — | низкочастотное электрическое @ милликельвиновая ступень | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2026 |
| 49 | 5 Управление | СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) ct_ionmw |
изготовленный | — | — | — | СВЧ @ комнатная | стохастическая паулиевская | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 2024 |
| 50 | 5 Управление | Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит ct_rt |
изготовленный | — | — | — | СВЧ @ комнатная | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2007 |
| 51 | 5 Управление | Цифровое SFQ-управление (милликельвины) ct_sfq |
изготовленный | — | — | — | СВЧ @ милликельвиновая ступень | стохастическая паулиевская | сверхпроводящая литография | формируется · 2026 |
| 52 | 5 Управление | Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) ct_eo |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | — | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2020 |
| 53 | 5 Управление | Пинцеты от PIC / интегрированная оптика для атомов ct_pic_trap |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | — | оптическое @ комнатная | когерентная / калибровочная | PIC-фабрика | формируется · 2026 |
| 54 | 5 Управление | Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) ct_ionlaser |
естественный | — | — | — | оптическое @ интегрировано в вакууме | когерентная / калибровочная | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2020 |
| 55 | 5 Управление | Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) ct_laser |
естественный | — | — | — | оптическое @ комнатная | когерентная / калибровочная | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2016 |
| 56 | 6 Считывание | Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) ro_disp |
изготовленный | — | дисперсионное СВЧ; 282 ns; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | СВЧ @ комнатная | утечка | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2005 |
| 57 | 6 Считывание | rf-считывание чётности по квантовой ёмкости ro_qcap |
изготовленный | — | rf квантовая ёмкость (чётность); 100 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | низкочастотное электрическое @ комнатная | неизвестна / оспаривается | III-V MBE гетероструктуры | формируется · 2025 |
| 58 | 6 Считывание | Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия ro_s2c |
изготовленный | — | спин-в-заряд + rf-рефлектометрия; 6.31 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | низкочастотное электрическое @ комнатная | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2004 |
| 59 | 6 Считывание | Проверка erasure в середине схемы ro_erasure |
промежуточный / независим от носителя | — | проверка erasure через анциллу; 398 ns; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | СВЧ @ комнатная | erasure-конвертируемая | — | продемонстрировано · 2023 |
| 60 | 6 Считывание | Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) ro_spd |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | детектирование одиночных фотонов; 10 ns; разрушающее=да; mid-circuit=нет | — | электрооптическое @ ступень 4 K | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2001 |
| 61 | 6 Считывание | Флуоресцентное определение состояния (ионы) ro_fluor |
естественный | — | рассеяние фотонов (ФЭУ/SNSPD); 100 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | оптическое @ комнатная | стохастическая паулиевская | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 1995 |
| 62 | 6 Считывание | Флуоресцентный imaging массивов атомов ro_img |
естественный | — | флуоресцентный imaging (камера); 501 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | оптическое @ комнатная | потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2016 |
| 63 | 6 Считывание | Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов ro_imgfast |
естественный | — | флуоресцентный imaging (камера); 17.8 µs; разрушающее=нет; mid-circuit=да | — | оптическое @ комнатная | потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | формируется · 2026 |
| 64 | 7 Код | Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) code_bosonic |
гибридный (изготовленная матрица) | — | — | статическая NN-разводка | — | смещённая, гауссова (малые сдвиги) | — | формируется · 2024 |
| 65 | 7 Код | Colour code (трансверсальные Клиффорды) code_color |
промежуточный / независим от носителя | — | — | статическая NN-разводка | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2024 |
| 66 | 7 Код | Коды, адаптированные к erasure code_erasure |
промежуточный / независим от носителя | — | — | статическая NN-разводка | — | erasure-конвертируемая | — | формируется · 2025 |
| 67 | 7 Код | Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) code_magic |
промежуточный / независим от носителя | — | — | статическая NN-разводка | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2025 |
| 68 | 7 Код | Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») code_qldpc |
промежуточный / независим от носителя | — | — | дальние статические связи | — | стохастическая паулиевская | — | формируется · 2025 |
| 69 | 7 Код | Ротированный surface code (+ yoked-варианты) code_surface |
промежуточный / независим от носителя | — | — | статическая NN-разводка | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2023 |
| 70 | 7 Код | Fusion-based отказоустойчивость code_fusion |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | летящие кубиты (фотоны) | — | потеря (erasure) | — | только теория / дизайн · — |
| 71 | 7 Код | Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры code_aft |
естественный | — | — | физический транспорт | — | стохастическая паулиевская | — | формируется · 2025 |
| 72 | 7 Код | Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами code_highrate |
естественный | — | — | физический транспорт | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2024 |
| 73 | 8 Декодер | Криогенный / on-chip декодер (SFQ, cryo-CMOS) dec_cryo |
изготовленный | — | — | — | СВЧ @ милликельвиновая ступень | стохастическая паулиевская | сверхпроводящая литография | пустой слот — технологии ещё нет · — |
| 74 | 8 Декодер | RL-калибровка в контуре / управление декодером dec_rl |
изготовленный | — | — | — | — | когерентная / калибровочная | — | продемонстрировано · 2026 |
| 75 | 8 Декодер | FPGA-декодеры реального времени (LCD, Deltaflow) dec_fpga |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2025 |
| 76 | 8 Декодер | GPU-декодирование через NVQLink dec_gpu |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2025 |
| 77 | 8 Декодер | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) dec_mwpm |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2015 |
| 78 | 8 Декодер | Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) dec_nn |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2024 |
| 79 | 8 Декодер | Relay-BP для qLDPC (FPGA) dec_relaybp |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | — | продемонстрировано · 2025 |
| 80 | 8 Декодер | Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) dec_corr |
естественный | — | — | — | — | потеря (erasure), erasure-конвертируемая | — | продемонстрировано · 2025 |
| 81 | 9 Интерконнект | Криогенный СВЧ-линк между криостатами ic_cryolink |
изготовленный | — | — | дальние статические связи | СВЧ @ милликельвиновая ступень | потеря (erasure), когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | формируется · 2020 |
| 82 | 9 Интерконнект | Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) ic_mcm |
изготовленный | — | — | дальние статические связи | СВЧ @ милликельвиновая ступень | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | формируется · 2025 |
| 83 | 9 Интерконнект | СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) ic_transducer |
изготовленный | — | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ милликельвиновая ступень | потеря (erasure) | PIC-фабрика | пустой слот — технологии ещё нет · — |
| 84 | 9 Интерконнект | Спин-фотонный твердотельный линк (SiV, NV, T-центр) ic_spinphoton |
промежуточный / независим от носителя | — | — | летящие кубиты (фотоны) | оптическое @ комнатная | потеря (erasure) | рост / имплантация алмаза | продемонстрировано · 2013 |
| 85 | 9 Интерконнект | Волоконные линки между фотонными модулями ic_fibre |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | летящие кубиты (фотоны) | электрооптическое @ комнатная | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2025 |
| 86 | 9 Интерконнект | Атом-фотонный интерфейс через резонатор ic_atomcavity |
естественный | — | — | летящие кубиты (фотоны) | оптическое @ комнатная | потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | формируется · 2024 |
| 87 | 9 Интерконнект | Ион-фотонный фотонный линк ic_ionphoton |
естественный | — | — | летящие кубиты (фотоны) | оптическое @ комнатная | потеря (erasure) | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2007 |
| 88 | 10 Производство | 3D-обработанные сверхпроводящие полости fab_3d |
изготовленный | — | — | — | — | потеря (erasure) | 3D-обработка полостей | продемонстрировано · 2013 |
| 89 | 10 Производство | CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) fab_cmos |
изготовленный | — | — | — | — | когерентная / калибровочная | CMOS-фабрика 300 мм | продемонстрировано · 2022 |
| 90 | 10 Производство | Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) fab_sc |
изготовленный | — | — | — | — | когерентная / калибровочная | сверхпроводящая литография | продемонстрировано · 2007 |
| 91 | 10 Производство | III-V MBE гетероструктуры (проволоки InAs–Pb, КТ-источники) fab_mbe |
гибридный (изготовленная матрица) | — | — | — | — | неизвестна / оспаривается | III-V MBE гетероструктуры | продемонстрировано · 2018 |
| 92 | 10 Производство | Рост / имплантация алмаза (NV, SiV, SnV) fab_diamond |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | рост / имплантация алмаза | продемонстрировано · 2010 |
| 93 | 10 Производство | STM-литография (доноры) fab_stm |
промежуточный / независим от носителя | — | — | — | — | стохастическая паулиевская | STM-литография | продемонстрировано · 2012 |
| 94 | 10 Производство | PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) fab_pic |
фотон (естественная частица, изготовленные моды) | — | — | — | — | потеря (erasure) | PIC-фабрика | продемонстрировано · 2015 |
| 95 | 10 Производство | Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) fab_optics |
естественный | — | — | — | — | когерентная / калибровочная | оптическая / механическая сборка | продемонстрировано · 2016 |
| 96 | 10 Производство | Микроизготовление поверхностных ионных ловушек fab_trap |
естественный | — | — | — | — | когерентная / калибровочная | MEMS / поверхностные ловушки | продемонстрировано · 2006 |
7.3 Пути платформ по слоям (основной узел на слой; альтернативы в скобках)
| Путь | 1 Носитель | 2 Кодирование | 3 Механизм гейта | 4 Связность / транспорт | 5 Управление | 6 Считывание | 7 Код | 8 Декодер | 9 Интерконнект | 10 Производство |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сверхпроводниковый трансмон — Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu | Трансмон (Флаксониум) | «Голое» двухуровневое подпространство | CZ / iSWAP через перестраиваемый coupler (Cross-resonance (фиксированная частота, только СВЧ)) | Статическая решётка ближайших соседей (Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб)) | Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит (Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК); Цифровое SFQ-управление (милликельвины)) | Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) | Ротированный surface code (+ yoked-варианты) (Colour code (трансверсальные Клиффорды); Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross»); Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов)) | Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) (MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching); FPGA-декодеры реального времени (LCD, Deltaflow); Relay-BP для qLDPC (FPGA); RL-калибровка в контуре / управление декодером; GPU-декодирование через NVQLink) | Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) (Криогенный СВЧ-линк между криостатами; СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности)) | Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) (CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка)) |
| Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP) — Alice & Bob, AWS, Nord Quantique | Бозонная мода резонатора | Кошачье кодирование (смещённый шум) (GKP-кодирование (решётка)) | Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) (Bias-сохраняющий CNOT кошка–кошка) | Статическая решётка ближайших соседей | Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит | Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) | Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) | Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) | Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) (3D-обработанные сверхпроводящие полости) |
| Сверхпроводниковые dual-rail erasure — D-Wave/QCI, AWS, SUSTech | Бозонная мода резонатора (Трансмон) | Dual-rail (erasure) кодирование | Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) | Статическая решётка ближайших соседей | Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит | Проверка erasure в середине схемы (Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell)) | Коды, адаптированные к erasure | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) | Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) | 3D-обработанные сверхпроводящие полости (Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм)) |
| Ионы — QCCD, лазерные гейты — Quantinuum, AQT | Ион в ловушке | Сверхтонкий / часовой кубит | Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) | Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) | Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) | Флуоресцентное определение состояния (ионы) | Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами (Colour code (трансверсальные Клиффорды); Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов)) | GPU-декодирование через NVQLink (MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching)) | Ион-фотонный фотонный линк | Микроизготовление поверхностных ионных ловушек (Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы)) |
| Ионы — электронные гейты, управление с чипа — IonQ / Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art | Ион в ловушке | Сверхтонкий / часовой кубит (Метастабильное («omg») erasure-кодирование) | Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) (Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный)) | Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) (Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки)) | СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) | Флуоресцентное определение состояния (ионы) | Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») (Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами) | Relay-BP для qLDPC (FPGA) (MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching)) | Ион-фотонный фотонный линк | Микроизготовление поверхностных ионных ловушек (CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка)) |
| Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) — Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google (2026) | Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете | Сверхтонкий / часовой кубит | CZ через ридберговскую блокаду | Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) | Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) (Пинцеты от PIC / интегрированная оптика для атомов) | Флуоресцентный imaging массивов атомов (Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов) | Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами (Ротированный surface code (+ yoked-варианты); Colour code (трансверсальные Клиффорды); Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры; Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов)) | Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) (Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры); GPU-декодирование через NVQLink) | Атом-фотонный интерфейс через резонатор | Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
| Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные — Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech | Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный | Метастабильное («omg») erasure-кодирование (Сверхтонкий / часовой кубит) | CZ через ридберговскую блокаду | Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) | Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) | Флуоресцентный imaging массивов атомов (Проверка erasure в середине схемы; Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов) | Коды, адаптированные к erasure (Ротированный surface code (+ yoked-варианты)) | Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) | Атом-фотонный интерфейс через резонатор | Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
| Фотоника — fusion-based (DV) — PsiQuantum, Quandela, QuiX | Одиночный фотон (дискретные переменные) | Time-bin / путевое фотонное кодирование (Dual-rail (erasure) кодирование) | Линейно-оптический fusion (heralded) (Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.)) | Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) | Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) | Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) | Fusion-based отказоустойчивость | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) | Волоконные линки между фотонными модулями | PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
| Фотоника — непрерывные переменные / GKP — Xanadu | Сжатая световая мода (CV) | GKP-кодирование (решётка) | CV гауссовы гейты + негауссовы операции с помощью GKP (Линейно-оптический fusion (heralded)) | Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) | Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) | Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) | Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | Relay-BP для qLDPC (FPGA) (MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching)) | Волоконные линки между фотонными модулями | PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
| Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках — Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM, QuTech/Groove, Quobly, Equal1 | Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) | Exchange-only / синглет-триплетное спиновое кодирование (Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине) | Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) | Статическая решётка ближайших соседей (Перенос спинов (конвейерный режим); Crossbar с общими линиями (спины)) | Baseband электрическое управление (спины, майораны) (Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК)) | Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия | Ротированный surface code (+ yoked-варианты) | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) | ∅ | CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
| Донорные спины в кремнии — SQC | Донорный спин (P в ²⁸Si) | Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине | Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) | Статическая решётка ближайших соседей | Baseband электрическое управление (спины, майораны) | Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия | Ротированный surface code (+ yoked-варианты) | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) | ∅ | STM-литография (доноры) |
| Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) — QuTech/Fujitsu, Harvard, Photonic Inc, Quantum Brilliance | Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) | Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине | СВЧ / оптические спиновые гейты (центры окраски, 1Q спины) | Статическая решётка ближайших соседей | Baseband электрическое управление (спины, майораны) | Флуоресцентное определение состояния (ионы) | ∅ | ∅ | Спин-фотонный твердотельный линк (SiV, NV, T-центр) | Рост / имплантация алмаза (NV, SiV, SnV) |
| Топологические (майорановские) — Microsoft | Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) | Кодирование в чётности фермионов (тетрон) | Майорановский гейт через измерения ✗ | Статическая решётка ближайших соседей | Baseband электрическое управление (спины, майораны) | rf-считывание чётности по квантовой ёмкости | ∅ | ∅ | ∅ | III-V MBE гетероструктуры (проволоки InAs–Pb, КТ-источники) |
| Квантовый отжиг — D-Wave | rf-SQUID потоковый кубит (отжигатель) | ∅ | Аналоговая эволюция (отжиг) | Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) | On-chip мультиплексирование flux-DAC | Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) | ∅ | ∅ | ∅ | Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
7.4 Выведенные такты по путям — раунд синдрома, время реакции, операций на когерентность
| Путь | раунд кода | d₂ | гейты | транспорт | 1Q | считывание | сброс | t_round | ограничитель | измеренный цикл | время реакции (контур / граница) | T₂ | операций на когерентность | экспозиция простоя t_round/T₂ | простой измерен |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сверхпроводниковый трансмон | code_surface | 4 | 159 ns | 0 | 50 ns | 282 ns | 160 ns | 651 ns | считывание | 1.1 µs (Willow QEC cycle) | 63 µs / 406 ns | 89 µs | 2.2e+03 | 7.3e-03 | 9.0e-03 |
| Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP) | code_bosonic | 2 | 1 µs | 0 | 0 | 282 ns | 160 ns | 1.44 µs | гейты | 2.8 µs (Ocelot cycle) | 63 µs / 1.28 µs | 34 ms (best) | 6.8e+04 | 4.2e-05 | — |
| Сверхпроводниковые dual-rail erasure | code_surface | 4 | 2 µs | 0 | 400 ns | 398 ns | 0 | 2.8 µs | гейты | ~2 µs (CZ 500 ns + 384 ns check) | 63 µs / 1.4 µs | 34 ms (best) | 6.8e+04 | 8.2e-05 | — |
| Ионы — QCCD, лазерные гейты | code_color | 8 | 505 µs | 9.04 ms | 0 | 100 µs | 20 µs | 9.66 ms | транспорт | ~1–5 ms syndrome cycle; 55 ms per full layer (Helios) | — / 167 µs | 4.24e+03 s (best) | 6.7e+07 | 2.3e-06 | 5.0e-04 |
| Ионы — электронные гейты, управление с чипа | code_qldpc | 7 | 1.4 ms | 0 | 0 | 100 µs | 20 µs | 1.52 ms | гейты | ~1–5 ms (IonQ decoder assumption) | — / 101 µs | 4.24e+03 s (best) | 2.1e+07 | 3.6e-07 | 5.0e-04 |
| Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) | code_surface | 4 | 1 µs | 800 µs | 10 µs | 501 µs | 0 | 1.31 ms | транспорт | ~1–4.5 ms per QEC round | 5 µs / 502 µs | 12.6 s (best) | 5.0e+07 | 1.0e-04 | — |
| Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные | code_surface | 4 | 1 µs | 800 µs | 340 ns | 501 µs | 0 | 1.3 ms | транспорт | ~1–4 ms | 5 µs / 502 µs | 7.9 s (best) | 3.1e+07 | 1.6e-04 | — |
| Фотоника — fusion-based (DV) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | MHz–GHz by design; no logical cycle | 1 µs / 1.01 µs | — | — | — | — |
| Фотоника — непрерывные переменные / GKP | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 1 MHz clock (Aurora); no logical cycle | 1 µs / 1.01 µs | — | — | — | — |
| Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках | code_surface | 4 | 400 ns | 0 | 800 ns | 6.31 µs | 1 µs | 8.51 µs | считывание | ~100 µs – 300 µs (readout-limited) | — / 7.31 µs | 1.9 ms | 1.9e+04 | 4.5e-03 | — |
| Донорные спины в кремнии | code_surface | 4 | 400 ns | 0 | 0 | 6.31 µs | 1 µs | 7.71 µs | считывание | ~ms (nuclear-spin gates µs, readout 100 µs) | — / 7.31 µs | 44.5 ms | 4.4e+05 | 1.7e-04 | — |
| Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | n/a (network node) | — / — | 600 ms (best) | 6.0e+05 | — | — |
| Топологические (майорановские) | — | — | — | — | — | — | — | — | — | n/a (no qubit) | — / — | — | — | — | — |
| Квантовый отжиг | — | — | — | — | — | — | — | — | — | µs–ms anneal; 3.6–27 ns quenches | — / — | — | — | — | — |
Чтение. Раунд — сумма, а не максимум, поэтому ограничитель — наибольшее слагаемое, а не единственное: на сверхпроводниковом пути считывание и сброс вместе дают две трети раунда, на атомных — транспорт между слоями гейтов, на ионном QCCD-пути транспорт с повторным охлаждением — ~90%. Там, где выведенный раунд ниже измеренного цикла, разница — это зазор между координатой (лучшее опубликованное время механизма) и устройством (реально прогнанным циклом): на сверхпроводниковом пути 0.65 мкс против 1.1 мкс, на спиновом — лучшее считывание 6 мкс против типичных ~100 мкс. Экспозиция простоя t_round/T₂ — вторая проверка: на сверхпроводниковом пути она предсказывает 0.7% за раунд против 0.9% члена простоя в измеренном бюджете ошибок Google; у ионов и атомов она 10⁻⁴–10⁻⁷ — поэтому миллисекундный такт стоит этим платформам времени, но не ошибок. На ионном QCCD-пути примитивы транспорта и повторного охлаждения — опубликованная таблица H1 (2020): выведено 9.7 мс против 1–5 мс циклов, сообщённых для экспериментов класса H2, потому что примитивы для H2/Helios не переопубликованы, а выведенное значение берёт восемь слоёв цветового кода. Время реакции — величина, которую предполагают оценки ресурсов (10 мкс в оценке для RSA-2048), и та, которую карта чаще всего не может заполнить: опубликованный контур измерение → операция есть только у сверхпроводникового, атомного и фотонного путей.
Примечания: Сверхпроводниковые dual-rail erasure — round of the host code (code_surface); reset time unpublished for ro_erasure; Ионы — QCCD, лазерные гейты — round of code_color (code_highrate has no published syndrome circuit); Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) — round of code_surface (code_highrate has no published syndrome circuit); reset by optical pumping (unpublished); reload amortised; Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные — round of the host code (code_surface); reset by optical pumping (unpublished); reload amortised; Фотоника — fusion-based (DV) — no published syndrome round for code_fusion; measurement-driven photonic architecture: no syndrome round; native clock in the measured column; no code on this path; Фотоника — непрерывные переменные / GKP — measurement-driven photonic architecture: no syndrome round; native clock in the measured column; no code on this path; Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) — no code on this path; Топологические (майорановские) — reset time unpublished for ro_qcap; no code on this path; Квантовый отжиг — no code on this path.
7.5 Хабы — узлы с высоким межплатформенным охватом (исходящая степень по «переносится»)
| Узел | Слой | Охваченные семейства | Путей | С года | Прочтение |
|---|---|---|---|---|---|
Статическая решётка ближайших соседей cx_nn |
4 | атомы, дефекты, ионы, сверхпроводники, спины, топологические | 7 | 2014 | универсальный каркас (commodity) |
Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) ro_spd |
6 | дефекты, ионы, фотоника, сверхпроводники | 2 | 2001 | детектирование одиночных фотонов за каждым фотонным интерконнектом |
MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) dec_mwpm |
8 | ионы, фотоника, сверхпроводники, спины | 9 | 2015 | универсальный каркас (commodity) |
PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) fab_pic |
10 | атомы, ионы, фотоника, сверхпроводники | 2 | 2015 | PIC-фабрика втянута в ионные ловушки, атомные пинцеты и трансдьюсеры |
Baseband электрическое управление (спины, майораны) ct_base |
5 | дефекты, спины, топологические | 4 | 2012 | общий для всех твердотельных спиновых носителей |
CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) fab_cmos |
10 | ионы, сверхпроводники, спины | 3 | 2022 | CMOS-фабрика: спины, cryo-CMOS, ионные ловушки со стандартных фабрик, SC-разводка |
Проверка erasure в середине схемы ro_erasure |
6 | атомы, фотоника, сверхпроводники | 2 | 2023 | детекция erasure, переносимая из атомов/фотонов в сверхпроводниковые схемы |
Ротированный surface code (+ yoked-варианты) code_surface |
7 | атомы, сверхпроводники, спины | 5 | 2023 | базовый код на трёх семействах |
Colour code (трансверсальные Клиффорды) code_color |
7 | атомы, ионы, сверхпроводники | 3 | 2024 | трансверсальные Клиффорды + дистилляция на трёх семействах — направление, недооценённое текстом |
Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») code_qldpc |
7 | ионы, фотоника, сверхпроводники | 2 | 2025 | снижение оверхеда, расходящееся из теории в ионы/SC/фотонику |
Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) code_magic |
7 | атомы, ионы, сверхпроводники | 3 | 2025 | не-клиффордов ресурс на трёх семействах |
Relay-BP для qLDPC (FPGA) dec_relaybp |
8 | ионы, фотоника, сверхпроводники | 3 | 2025 | qLDPC-декодер, общий для SC, ионов, фотоники |
GPU-декодирование через NVQLink dec_gpu |
8 | атомы, ионы, сверхпроводники | 3 | 2025 | платформенно-независимый слой декодирования (NVQLink) |
GKP-кодирование (решётка) enc_gkp |
2 | фотоника, сверхпроводники | 2 | 2020 | решёточное кодирование, общее для СВЧ и оптических мод |
Метастабильное («omg») erasure-кодирование enc_omg |
2 | атомы, ионы | 2 | 2023 | метастабильное erasure-кодирование на атомах и ионах |
Dual-rail (erasure) кодирование enc_dualrail |
2 | фотоника, сверхпроводники | 2 | 2023 | erasure-кодирование, общее для фотоники и SC |
Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) cx_lr |
4 | отжиг, сверхпроводники | 2 | 2023 | дальние couplers на SC и отжигателях |
Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) ct_cryocmos |
5 | сверхпроводники, спины | 2 | 2024 | управление в холодной ступени, расходящееся от спинов к SC (IBM/HRL) |
Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами code_highrate |
7 | атомы, ионы | 3 | 2024 | высокоскоростные трансверсальные коды на атомах и ионах |
Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) code_bosonic |
7 | фотоника, сверхпроводники | 2 | 2024 | бозонная конкатенация, охватывающая SC и фотонику |
Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) dec_nn |
8 | атомы, сверхпроводники | 2 | 2024 | нейросетевые декодеры на SC и атомах |
Коды, адаптированные к erasure code_erasure |
7 | атомы, сверхпроводники | 2 | 2025 | erasure-адаптированные коды на атомах и SC |
Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) dec_corr |
8 | атомы, сверхпроводники | 2 | 2025 | |
Цифровое SFQ-управление (милликельвины) ct_sfq |
5 | отжиг, сверхпроводники | 1 | 2026 |
7.6 Off-diagonal узлы — где ломается корреляция естественный/изготовленный
| Узел | Слой | Паттерн | В путях | Почему важно |
|---|---|---|---|---|
Dual-rail (erasure) кодирование enc_dualrail |
2 | изготовленный носитель + структура ошибок erasure | Сверхпроводниковые dual-rail erasure | erasure — класс ошибок естественного мира — инженерно внесён в изготовленный носитель; порог ×4 |
CZ через ридберговскую блокаду g_ryd |
3 | естественный носитель + суб-микросекундный гейт | Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) | естественный носитель с гейтом 270 нс: причина, по которой атомы вообще конкурируют |
Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) g_elec |
3 | естественный носитель + СВЧ/электронное управление | Ионы — электронные гейты, управление с чипа | убирает лазеры — исторический блокер масштабирования ионов; 8.4×10⁻⁵ |
Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) cx_lr |
4 | изготовленный носитель + дальняя связность (транспорт / long-range) | Квантовый отжиг, Сверхпроводниковый трансмон | даёт 2D-решёткам связность степени 6, нужную qLDPC |
Перенос спинов (конвейерный режим) cx_shuttle |
4 | изготовленный носитель + дальняя связность (транспорт / long-range) | Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках | транспортная связность для изготовленного носителя — спиновый путь к нелокальным кодам |
Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) ct_cryocmos |
5 | изготовленный носитель + управление/декодирование в холодной ступени | Сверхпроводниковый трансмон, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках | управление уходит в криостат: стена I/O — связывающее ограничение при 10⁴ кубитах |
Цифровое SFQ-управление (милликельвины) ct_sfq |
5 | изготовленный носитель + управление/декодирование в холодной ступени | Сверхпроводниковый трансмон | то же при милликельвинах с нВт/кубит; риск — quasiparticle poisoning |
On-chip мультиплексирование flux-DAC ct_fluxdac |
5 | изготовленный носитель + управление/декодирование в холодной ступени | Квантовый отжиг | наследие отжигателей: 10⁴ кубитов на 200–300 линиях (собственные данные D-Wave расходятся) |
Пинцеты от PIC / интегрированная оптика для атомов ct_pic_trap |
5 | естественный носитель + полупроводниковое / фотонно-чиповое производство | Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) | оптика изготовленного мира для естественного носителя; заявлено уменьшение габаритов в 50 раз |
Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) ct_ionlaser |
5 | естественный носитель + полупроводниковое / фотонно-чиповое производство | Ионы — QCCD, лазерные гейты | интегрированная фотоника в ловушке — ионный аналог того же хода |
СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) ct_ionmw |
5 | естественный носитель + СВЧ/электронное управление | Ионы — электронные гейты, управление с чипа | ~200 электронных источников на 1 000 ионов вместо лазерных лучей |
Проверка erasure в середине схемы ro_erasure |
6 | изготовленный носитель + структура ошибок erasure; естественный носитель + считывание ≤ 10 мкс | Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные, Сверхпроводниковые dual-rail erasure | примитив считывания за каждым erasure-кодом; 384 нс на трансмонах |
Коды, адаптированные к erasure code_erasure |
7 | изготовленный носитель + структура ошибок erasure | Сверхпроводниковые dual-rail erasure | порог 0.94% → 4.15%; крупнейший одиночный рычаг для оверхеда |
Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) ic_mcm |
9 | изготовленный носитель + дальняя связность (транспорт / long-range) | Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Сверхпроводниковый трансмон | изготовленные носители выходят за пределы одного чипа (чиплеты, l-couplers) |
Криогенный СВЧ-линк между криостатами ic_cryolink |
9 | изготовленный носитель + дальняя связность (транспорт / long-range) | Сверхпроводниковый трансмон | 30 м между криостатами при 80% Bell — СВЧ-путь к модульности |
Спин-фотонный твердотельный линк (SiV, NV, T-центр) ic_spinphoton |
9 | изготовленный/твердотельный носитель + фотонный интерконнект | Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) | твердотельные спины выходят в сеть через фотоны |
СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) ic_transducer |
9 | изготовленный/твердотельный носитель + фотонный интерконнект | Сверхпроводниковый трансмон | недостающее звено оптической модульности сверхпроводниковых машин — пусто |
CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) fab_cmos |
10 | естественный носитель + полупроводниковое / фотонно-чиповое производство | Ионы — электронные гейты, управление с чипа | ионные ловушки со стандартных полупроводниковых фабрик (Oxford Ionics, SkyWater) |
Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов ro_imgfast |
6 | естественный носитель + считывание ≤ 10 мкс | Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) | считывание атомов за 17.6 мкс сокращает вклад imaging в 30–50 раз, но весь раунд QEC — лишь примерно вдвое |
7.7 Пустые слоты — где технологии ещё нет
| Слот | Статус | Что должно его заполнить | Лучшее сегодня vs необходимое |
|---|---|---|---|
СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) ic_transducer (9) |
пустой слот — технологии ещё нет | Лучшее: η_tot 15%, N_add 0.16 (EO); полезный режим требует η > 1/2 и N_add ≪ 1; ~3 порядка не хватает (анализ IBM). | η_tot 15%, N_add 0.16 против η > 1/2, N_add ≪ 1; ~3 порядка (IBM) |
Криогенный / on-chip декодер (SFQ, cryo-CMOS) dec_cryo (8) |
пустой слот — технологии ещё нет | Только дизайны: NISQ+ (≤ 20 нс, SFQ), QECOOL (2.8 мкВт), Pinball/CryoZip (предекодеры при 4 K) — ни одного изготовленного чипа-декодера. | только дизайны (NISQ+ 20 нс, QECOOL 2.8 мкВт); ни одного изготовленного чипа |
Bias-сохраняющий CNOT кошка–кошка g_catcnot (3) |
пустой слот — технологии ещё нет | Требуется каждой оценкой ресурсов для кошачьих кубитов; существует только теоретическое предложение июля 2026. | теоретическое предложение июль 2026; каждая оценка ресурсов для кошек его предполагает |
Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.) src_resource (3) |
пустой слот — технологии ещё нет | Fusion-based FT нужны кодированные ресурсные состояния из 24–168 фотонов с высокой скоростью; крупнейшие слитые графовые состояния — 8 фотонов при < 1 Гц. | 8-фотонные состояния при < 1 Гц против 24–168-фотонных кодированных ресурсных состояний на МГц |
Майорановский гейт через измерения g_mbq (3) |
пустой слот — технологии ещё нет | Плетение последовательностями измерений чётности — ничего не продемонстрировано; только считывание одной проволоки. | только считывание чётности одной проволоки; нет времени жизни X ≈ Z, нет двухкубитной операции |
| Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках — Интерконнект | ∅ | интерконнект для спинов в квантовых точках (спин-фотон в точках — только лаборатория) | — |
| Донорные спины в кремнии — Интерконнект | ∅ | интерконнект для донорных спинов | — |
| Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) — Код | ∅ | код для узлов сети (коды памяти/повторителей — теория) | — |
| Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) — Декодер | ∅ | — | — |
| Топологические (майорановские) — Код | ∅ | Floquet / measurement-based коды на продемонстрированном кубите | — |
| Топологические (майорановские) — Декодер | ∅ | — | — |
| Топологические (майорановские) — Интерконнект | ∅ | — | — |
| Квантовый отжиг — Кодирование | ∅ | нет кодирования — аналоговый гамильтониан, не регистр кубитов | — |
| Квантовый отжиг — Код | ∅ | в отжиге нет коррекции ошибок | — |
| Квантовый отжиг — Декодер | ∅ | — | — |
| Квантовый отжиг — Интерконнект | ∅ | — | — |
Числовые пробелы на существующих узлах (уровень атрибутов, не пустые слоты): ион-фотонные линки 10–250 с⁻¹ против ≥ 10⁴ с⁻¹; потери фотонных переключателей 100–190 мдБ против ~7 мдБ; эффективное оптическое сжатие GKP 0.62 дБ против 9.75 дБ; phase-flip кошек ~10⁻¹ на CX против заложенных 10⁻³; считывание спинов 6 мкс при 99.2% против суб-мкс при 99.9% для цикла класса мкс; imaging атомов 0.5–1 мс типично против формирующихся 17.6 мкс.
7.8 Проверка валидности — воспроизводит ли граф §5 самостоятельно?
| Направление (из §5) | Определяющие узлы | В S | Отсутствуют | Покрытие |
|---|---|---|---|---|
| D1 superconducting + engineered error structure + qLDPC + cold-stage control | 12 | enc_dualrail, ro_erasure, code_erasure, code_qldpc, cx_lr, ct_cryocmos, ct_sfq, ct_fluxdac, ic_mcm, ic_cryolink, dec_relaybp, dec_nn |
— | 1.00 |
| D2 neutral atoms + zoned + transversal/algorithmic FT + erasure conversion | 7 | g_ryd, enc_omg, ro_erasure, code_erasure, code_highrate, ro_imgfast, ct_pic_trap |
— | 1.00 |
| D3 trapped ions + electronic gates + chip traps | 4 | g_elec, ct_ionmw, fab_cmos, ct_ionlaser |
— | 1.00 |
| D4 silicon spins + CMOS manufacturability | 3 | fab_cmos, ct_cryocmos, cx_shuttle |
— | 1.00 |
| D5 photonics as interconnect | 4 | fab_pic, ro_spd, ic_transducer, ic_spinphoton |
— | 1.00 |
| D6 bosonic codes as a direction | 4 | enc_dualrail, enc_gkp, code_bosonic, g_catcnot |
— | 1.00 |
| X1 erasure engineering (cross-cutting) | 4 | enc_dualrail, enc_omg, ro_erasure, code_erasure |
— | 1.00 |
| X2 real-time decoding (cross-cutting) | 4 | dec_nn, dec_relaybp, dec_gpu, dec_cryo |
— | 1.00 |
| X3 qLDPC / transversal FT (cross-cutting) | 3 | code_qldpc, code_highrate, code_magic |
— | 1.00 |
| X4 cold-stage control (cross-cutting) | 3 | ct_sfq, ct_cryocmos, ct_fluxdac |
— | 1.00 |
| X5 photonic interconnect (cross-cutting) | 3 | fab_pic, ro_spd, ic_transducer |
— | 1.00 |
В S — 40 узлов. Все одиннадцать направлений воспроизведены с покрытием 1.00. Остатки: (i) текст называл перспективными и диагональные энейблеры — транспорт атомов, алгоритмическую FT, коррелированное декодирование, атомы Yb/Sr, QCCD, MEMS-ловушки, ион-фотонные линки (§7.1 перечисляет их как diagonal_enablers); граф классифицирует их как нативные сильные стороны семейства, а не кросс-платформенные направления — полезное различение, которое текст размывал. (ii) Граф помечает узлы, которые текст не называл направлениями: code_color, code_surface, ct_base, cx_nn, dec_corr, dec_mwpm, g_mbq, src_resource — colour code (трансверсальные Клиффорды + дистилляция на трёх семействах), каркас surface code/NN-решётка/MWPM/baseband (commodities, общие для всех семейств; не направление, но честная картина того, где стек стандартизирован) и два пустых слота (майорановский гейт через измерения; фабрика многофотонных ресурсных состояний), которым место в списке наблюдения. (iii) Направление «фотонный интерконнект» воспроизведено через зависимости (PIC-фабрика, детекторы одиночных фотонов, трансдьюсер), а не через сами узлы фотонных линков — т.е. утверждение текста «фотоника — интерконнект для всех» в терминах графа означает «каждое семейство теперь зависит от фотонной цепочки поставок».
7.9 Как лучше показывать граф с 7 координатами и 5 типами рёбер — и почему карта динамическая
Взвешенные варианты: force-directed раскладка (отвергнута — уничтожает семантику слоёв и делает стек нечитаемым); матрица смежности (правильна для плотного отношения требует, но неверна для читателя-нарратива — оставлена как таблица); хордовая диаграмма (отвергнута — нет слоёв); 3D (отвергнуто — окклюзия). Выбранная форма — слоистая карта в идиоме схемы метро: десять слоёв — колонки; вертикальная позиция внутри колонки — сродство носителя, так что диагональ естественный/изготовленный становится буквально видимой, а off-diagonal узлы стоят там, где тёплая линия ныряет в холодную половину или наоборот; пути платформ — цветные линии через свои станции; станция на нескольких линиях — пересадочная — степень «переносится» с одного взгляда; пустые слоты — полые пунктирные станции. Все координаты нельзя закрасить одновременно (у читателя один канал оттенка), поэтому у карты есть линза, перекрашивающая станции по одной координате за раз, и лента параллельных координат, показывающая полный семимерный вектор каждого узла как ломаную; инспектор узла физически разводит три пространства — координаты проектирования, датированные атрибуты оценки, акторы/цели. Рёбра типов требует / альтернативы / конфликтует рисуются только в фокусе (degree-of-interest), потому что 96 узлов × 160 рёбер — это клубок; рёбра определяет живут в инспекторе датированными строками, а не линиями. Динамика необходима, статика обязательна: кадр покоя — полная читаемая карта (все пути, все станции), пригодная для печати и миниатюры; интерактив добавляет линзы, фокус и фильтры, без которых пять типов рёбер не прочесть. Эквивалентные статические артефакты — таблицы §7.2–9.8 — резерв для печати.
7.10 Список рёбер
требует / обеспечивает
требует / обеспечивает
| От | К | Примечание |
|---|---|---|
g_tc CZ / iSWAP через перестраиваемый coupler |
transmon Трансмон |
перестраиваемый coupler между трансмонами |
g_cr Cross-resonance (фиксированная частота, только СВЧ) |
transmon Трансмон |
трансмоны фиксированной частоты |
g_ryd CZ через ридберговскую блокаду |
alkali Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете |
ридберговское возбуждение атома (one-of) |
g_ryd CZ через ридберговскую блокаду |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
ридберговское возбуждение атома (one-of) |
g_ryd CZ через ридберговскую блокаду |
ct_laser Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) |
ридберговские лазеры, глобальные импульсы |
g_ms Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) |
ion Ион в ловушке |
связь спин–движение |
g_ms Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) |
ct_ionlaser Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) |
лазерные поля |
g_elec Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) |
ion Ион в ловушке |
токи чипа действуют на ион |
g_elec Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) |
ct_ionmw СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) |
электронные источники сигнала |
g_exch Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
обмен между точками (one-of) |
g_exch Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) |
donor Донорный спин (P в ²⁸Si) |
обмен между донорами (one-of) |
g_exch Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) |
ct_base Baseband электрическое управление (спины, майораны) |
импульсы напряжения на затворах |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
фотоны для fusion |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
heralded детекция |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
cx_switch Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) |
маршрутизация feed-forward |
g_cv CV гауссовы гейты + негауссовы операции с помощью GKP |
squeezed Сжатая световая мода (CV) |
сжатые моды |
g_cv CV гауссовы гейты + негауссовы операции с помощью GKP |
ct_eo Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) |
гомодинный feed-forward |
g_bos Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
cavity Бозонная мода резонатора |
бозонные моды |
g_bos Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
transmon Трансмон |
анцилла-трансмон (one-of) |
g_catcnot Bias-сохраняющий CNOT кошка–кошка |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
два кошачьих кубита |
g_mbq Майорановский гейт через измерения |
majorana Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) |
майорановские проволоки |
g_mbq Майорановский гейт через измерения |
ro_qcap rf-считывание чётности по квантовой ёмкости |
через измерения |
g_mwspin СВЧ / оптические спиновые гейты (центры окраски, 1Q спины) |
defect Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) |
спиновый регистр |
src_resource Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.) |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
fusions строят ресурсное состояние |
src_resource Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.) |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
детерминированные или мультиплексированные фотоны |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
cavity Бозонная мода резонатора |
двухфотонная диссипация на моде |
enc_gkp GKP-кодирование (решётка) |
cavity Бозонная мода резонатора |
СВЧ GKP (one-of) |
enc_gkp GKP-кодирование (решётка) |
squeezed Сжатая световая мода (CV) |
оптический GKP требует ~10 дБ сжатия (one-of) |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) кодирование |
ro_erasure Проверка erasure в середине схемы |
проверка erasure |
enc_omg Метастабильное («omg») erasure-кодирование |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
метастабильное многообразие (one-of) |
enc_omg Метастабильное («omg») erasure-кодирование |
ion Ион в ловушке |
метастабильные уровни иона (one-of) |
enc_eo Exchange-only / синглет-триплетное спиновое кодирование |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
кубит на трёх точках |
enc_timebin Time-bin / путевое фотонное кодирование |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
фотонные моды |
enc_parity Кодирование в чётности фермионов (тетрон) |
majorana Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) |
две проволоки на тетрон |
enc_bare «Голое» двухуровневое подпространство |
transmon Трансмон |
ангармоническое подпространство |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
ion Ион в ловушке |
перемещаемые ионы |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
fab_trap Микроизготовление поверхностных ионных ловушек |
ловушки с перекрёстками / решётчатые |
cx_aod Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) |
ct_laser Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) |
AOD-дефлекторы |
cx_shuttle Перенос спинов (конвейерный режим) |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
переносимые спины |
cx_shuttle Перенос спинов (конвейерный режим) |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
однородные конвейерные затворы |
cx_lr Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
многослойная разводка |
cx_switch Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
переключатели с малыми потерями |
cx_crossbar Crossbar с общими линиями (спины) |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
массив точек |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
flip-chip SFQ MCM |
ct_cryocmos Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
крио-ASIC |
ct_fluxdac On-chip мультиплексирование flux-DAC |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
on-chip SFQ DAC |
ct_pic_trap Пинцеты от PIC / интегрированная оптика для атомов |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
фотонный чип |
ct_ionlaser Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
интегрированные волноводы |
ct_ionmw СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) |
fab_trap Микроизготовление поверхностных ионных ловушек |
токовые дорожки в ловушке |
ct_eo Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
модуляторы |
ro_disp Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) |
transmon Трансмон |
дисперсионный сдвиг (one-of) |
ro_disp Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) |
cavity Бозонная мода резонатора |
считывание через анциллу (one-of) |
ro_fluor Флуоресцентное определение состояния (ионы) |
ion Ион в ловушке |
циклический переход (one-of) |
ro_fluor Флуоресцентное определение состояния (ионы) |
defect Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) |
оптическое считывание спина (one-of) |
ro_img Флуоресцентный imaging массивов атомов |
alkali Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете |
переход для imaging (one-of) |
ro_img Флуоресцентный imaging массивов атомов |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
переход для imaging (one-of) |
ro_imgfast Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
быстрый imaging Yb |
ro_s2c Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
зарядовый сенсор (one-of) |
ro_s2c Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия |
donor Донорный спин (P в ²⁸Si) |
зарядовый сенсор (one-of) |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
детекция |
ro_qcap rf-считывание чётности по квантовой ёмкости |
majorana Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) |
квантовая ёмкость |
ro_erasure Проверка erasure в середине схемы |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) кодирование |
erasure-детектируемое кодирование (one-of) |
ro_erasure Проверка erasure в середине схемы |
enc_omg Метастабильное («omg») erasure-кодирование |
erasure-детектируемое кодирование (one-of) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
2D-проверки ближайших соседей |
code_color Colour code (трансверсальные Клиффорды) |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
2D-проверки |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
cx_lr Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) |
дальние проверки степени 6 (one-of) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
дальние связи через транспорт (one-of) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
cx_bus Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) |
all-to-all в цепочке (one-of) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
cx_aod Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) |
дальние связи через транспорт (one-of) |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
cx_aod Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) |
трансверсальные блоки через транспорт (one-of) |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
all-to-all через QCCD (one-of) |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
cx_bus Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) |
all-to-all в цепочке (one-of) |
code_erasure Коды, адаптированные к erasure |
ro_erasure Проверка erasure в середине схемы |
флаги erasure |
code_erasure Коды, адаптированные к erasure |
dec_corr Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) |
декодирование с учётом стирания/потерь (плоскому matching флаги бесполезны) |
code_bosonic Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
смещённый внутренний кубит (one-of) |
code_bosonic Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
enc_gkp GKP-кодирование (решётка) |
внутренний GKP-кубит (one-of) |
code_fusion Fusion-based отказоустойчивость |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
fusion-измерения |
code_fusion Fusion-based отказоустойчивость |
src_resource Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-ring и т.п.) |
ресурсные состояния |
code_aft Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры |
cx_aod Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) |
трансверсальные гейты через транспорт (one-of) |
code_aft Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
трансверсальные гейты через транспорт ионов (тессеракт Quantinuum на ионах) (one-of) |
code_aft Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры |
dec_corr Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) |
коррелированное декодирование |
code_magic Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
код-носитель (one-of) |
code_magic Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) |
code_color Colour code (трансверсальные Клиффорды) |
код-носитель (one-of) |
dec_relaybp Relay-BP для qLDPC (FPGA) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
синдромы qLDPC |
dec_corr Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
трансверсальные схемы |
dec_rl RL-калибровка в контуре / управление декодером |
dec_nn Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) |
декодер в контуре |
dec_cryo Криогенный / on-chip декодер (SFQ, cryo-CMOS) |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
холодная цифровая логика (one-of) |
dec_cryo Криогенный / on-chip декодер (SFQ, cryo-CMOS) |
ct_cryocmos Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) |
холодная цифровая логика (one-of) |
ct_fluxdac On-chip мультиплексирование flux-DAC |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
flux-DAC — это SFQ-схема: петли хранения потока, заполняемые по одному кванту SFQ-импульсами (D-Wave, с 2010) |
dec_fpga FPGA-декодеры реального времени (LCD, Deltaflow) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
matching/кластеризация на синдромах surface (one-of) |
dec_nn Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
обучен на синдромах surface code (one-of) |
ic_mcm Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
чиплеты, couplers |
ic_cryolink Криогенный СВЧ-линк между криостатами |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
сверхпроводящий волновод |
ic_ionphoton Ион-фотонный фотонный линк |
ion Ион в ловушке |
запутанность ион–фотон |
ic_ionphoton Ион-фотонный фотонный линк |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
детекция фотонов |
ic_atomcavity Атом-фотонный интерфейс через резонатор |
alkali Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете |
атомы в резонаторе (one-of) |
ic_atomcavity Атом-фотонный интерфейс через резонатор |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
атомы в резонаторе (one-of) |
ic_atomcavity Атом-фотонный интерфейс через резонатор |
fab_optics Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
резонаторы |
ic_spinphoton Спин-фотонный твердотельный линк (SiV, NV, T-центр) |
defect Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) |
спин-фотонный интерфейс |
ic_spinphoton Спин-фотонный твердотельный линк (SiV, NV, T-центр) |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
детекция фотонов |
ic_transducer СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
электрооптический / оптомеханический чип |
ic_transducer СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
геральдированная запутанность через трансдьюсер невозможна без детектора одиночных фотонов |
ic_transducer СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) |
transmon Трансмон |
СВЧ-кубит |
ic_fibre Волоконные линки между фотонными модулями |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
стыковка чип–волокно |
transmon Трансмон |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
литография JJ |
fluxonium Флаксониум |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
массивы JJ |
cavity Бозонная мода резонатора |
fab_3d 3D-обработанные сверхпроводящие полости |
обработанные полости (one-of) |
fluxq rf-SQUID потоковый кубит (отжигатель) |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
производство отжигателей |
ion Ион в ловушке |
fab_trap Микроизготовление поверхностных ионных ловушек |
поверхностная ловушка |
ion Ион в ловушке |
fab_optics Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
лазеры, вакуум |
alkali Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете |
fab_optics Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
пинцеты, вакуум |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
fab_optics Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
пинцеты, часовые лазеры |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
источники, волноводы |
squeezed Сжатая световая мода (CV) |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
сжиматели |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
точки на 300 мм |
donor Донорный спин (P в ²⁸Si) |
fab_stm STM-литография (доноры) |
размещение STM |
defect Центр окраски / дефектный спин (NV, SiV, SnV, T) |
fab_diamond Рост / имплантация алмаза (NV, SiV, SnV) |
кристалл-матрица |
majorana Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) |
fab_mbe III-V MBE гетероструктуры (проволоки InAs–Pb, КТ-источники) |
стек InAs–Pb |
альтернативы (внутри слоя)
альтернативы (внутри слоя)
| От | К | Примечание |
|---|---|---|
transmon Трансмон |
fluxonium Флаксониум |
альтернативные сверхпроводниковые носители |
alkali Щелочной атом (Rb/Cs) в пинцете |
ae_atom Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — erasure-нативный |
альтернативные виды атомов |
photon Одиночный фотон (дискретные переменные) |
squeezed Сжатая световая мода (CV) |
DV vs CV фотоника |
qd_spin Спин в затворной квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) |
donor Донорный спин (P в ²⁸Si) |
спины точек vs доноров |
enc_bare «Голое» двухуровневое подпространство |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) кодирование |
голое vs erasure кодирование |
enc_bare «Голое» двухуровневое подпространство |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
голое vs кошка |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
enc_gkp GKP-кодирование (решётка) |
кошка vs GKP |
enc_hf Сверхтонкий / часовой кубит |
enc_omg Метастабильное («omg») erasure-кодирование |
основное vs метастабильное многообразие |
enc_eo Exchange-only / синглет-триплетное спиновое кодирование |
enc_spin_ld Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине |
кодированный vs голый спин |
g_tc CZ / iSWAP через перестраиваемый coupler |
g_cr Cross-resonance (фиксированная частота, только СВЧ) |
перестраиваемый vs фиксированная частота |
g_ms Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) |
g_elec Электронный near-field СВЧ гейт (ионы, без лазера) |
лазерные vs электронные гейты |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
g_cv CV гауссовы гейты + негауссовы операции с помощью GKP |
DV fusion vs CV гауссовы |
g_bos Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
g_catcnot Bias-сохраняющий CNOT кошка–кошка |
через анциллу vs прямой cat-CNOT |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
cx_lr Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) |
NN vs дальние couplers |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
cx_bus Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) |
транспорт vs шина цепочки |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
cx_shuttle Перенос спинов (конвейерный режим) |
статические vs переносимые спины |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
cx_crossbar Crossbar с общими линиями (спины) |
индивидуальные vs общие линии |
ct_rt Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит |
ct_cryocmos Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) |
комнатное vs 4 K управление |
ct_rt Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
комнатное vs мК SFQ |
ct_cryocmos Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
cryo-CMOS vs SFQ |
ct_rt Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит |
ct_fluxdac On-chip мультиплексирование flux-DAC |
комнатные линии vs on-chip DAC |
ct_laser Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) |
ct_pic_trap Пинцеты от PIC / интегрированная оптика для атомов |
свободное пространство vs PIC-оптика |
ct_ionlaser Лазерное управление с интегрированной фотоникой (ионы) |
ct_ionmw СВЧ-управление, интегрированное в чип (ионы) |
лазерное vs СВЧ управление ионами |
ro_img Флуоресцентный imaging массивов атомов |
ro_imgfast Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов |
мс vs мкс imaging |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
code_color Colour code (трансверсальные Клиффорды) |
surface vs colour |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
локальный (surface) vs нелокальный qLDPC постоянной скорости — альтернативы для того же слота, совместимы иерархически (surface/LPU-обработка + gross-память) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
нелокальная BB-память (gross) vs высокоскоростные трансверсальные блоки ([[16,6,4]] tesseract, [[16,4,2,4]]) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
2D vs high-rate трансверсальные |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
code_erasure Коды, адаптированные к erasure |
паулиевский vs erasure-адаптированный |
code_fusion Fusion-based отказоустойчивость |
code_bosonic Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
DV fusion FT vs конкатенация GKP |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) |
dec_nn Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) |
matching vs нейросетевой |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) |
dec_relaybp Relay-BP для qLDPC (FPGA) |
matching vs BP |
dec_fpga FPGA-декодеры реального времени (LCD, Deltaflow) |
dec_gpu GPU-декодирование через NVQLink |
FPGA vs GPU |
dec_fpga FPGA-декодеры реального времени (LCD, Deltaflow) |
dec_cryo Криогенный / on-chip декодер (SFQ, cryo-CMOS) |
FPGA при комн. т. vs крио-декодер |
ic_mcm Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) |
ic_cryolink Криогенный СВЧ-линк между криостатами |
один криостат vs между криостатами |
ic_cryolink Криогенный СВЧ-линк между криостатами |
ic_transducer СВЧ-оптический трансдьюсер (полезной эффективности) |
СВЧ-линк vs оптический линк |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
fab_3d 3D-обработанные сверхпроводящие полости |
планарное vs 3D |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
fab_stm STM-литография (доноры) |
фабрика vs STM |
fab_trap Микроизготовление поверхностных ионных ловушек |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
MEMS vs стандартная CMOS-фабрика для ловушек |
конфликтует
конфликтует
| От | К | Механизм | Измеренная цена | Снятие | Статус · источник |
|---|---|---|---|---|---|
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
нужна связность all-to-all | ни одно NN-устройство не запускало код высокой скорости; на статической решётке нелокальные проверки требуют SWAP-сетей, глубина которых растёт с размахом проверки, и ошибки накапливаются вместе с ней | дальние on-chip каплеры (IBM c-couplers, Loon 2025-11) или физический транспорт (атомы, ионы) | открыт — снятие в масштабе не показано · 2025-06 |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
нужна степень ≥ 6; heavy-hex недостаточно без c-couplers | бивариантные bicycle-коды требуют графа Таннера степени 6 — две дальние связи на кубит, — чего heavy-hex (степень 2–3) не даёт; без c-couplers gross-код не запускается | c-couplers (Loon), затем модуль Kookaburra; измеренные точность и длина каплера пока не опубликованы | открыт — снятие в масштабе не показано · 2024-03 |
code_aft Алгоритмическая FT / трансверсальные архитектуры |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
трансверсальные перестановки требуют транспорта | трансверсальные гейты между логическими блоками требуют перестановок кубитов между блоками; на статической решётке это SWAP-глубина O(d) на логический гейт, что уничтожает преимущество постоянной глубины | физический транспорт (AOD-пинцеты, шаттлинг ионов) — поэтому архитектура нативна для атомов/ионов | обходится выбором другого узла в третьем слое · 2025-09 |
enc_cat Кошачье кодирование (смещённый шум) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
несмещённый код теряет bias — нужны repetition/XZZX/elevator | CSS-поверхностный код исправляет X и Z симметрично, поэтому bias > 25 (Ocelot, 2025) ничего не даёт; ~10-кратная экономия кубитов кот-архитектур существует только с кодами под смещённый шум | repetition (Ocelot), XZZX, elevator или LDPC-cat вместо обычного поверхностного кода | обходится выбором другого узла в третьем слое · 2025-02 |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) кодирование |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
обычный surface code игнорирует флаги erasure | декодер паросочетания, игнорирующий флаги стирания, видит порог 0.937% вместо 4.15% — преимущество стирания теряется полностью | декодирование с учётом стирания (matching с геральдированными потерями) — замена декодера, не железа | снят в малом масштабе · 2022-01 |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
разрушающая детекция исключает повторное извлечение синдрома с того же фотона | обнаруженный фотон исчезает: повторное извлечение синдрома с того же носителя невозможно, поэтому цикл памяти поверхностного кода на летящих кубитах не запускается | fusion-based / measurement-based отказоустойчивость, где каждый фотон по построению измеряется ровно один раз | обходится выбором другого узла в третьем слое · 2023-02 |
g_ms Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) |
cx_bus Шина мод движения ионной цепочки (all-to-all в цепочке) |
время гейта растёт с длиной цепочки (медиана 672 мкс на 30-ионной цепочке Forte) | спектральная теснота мод движения делает гейт медленнее и менее точным с ростом цепочки: медиана 672 мкс на 30-ионной цепочке Forte против ~10–30 мкс на коротких цепочках | короткие цепочки в зонированных QCCD-ловушках (Quantinuum), амплитудно/фазово-модулированные гейты или электронные гейты на сегментах ≤ 4 ионов | открыт — снятие в масштабе не показано · 2025 |
fab_3d 3D-обработанные сверхпроводящие полости |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
сантиметровые полости не укладываются в плотные 2D-решётки | сантиметровые фрезерованные полости дают ~1 моду на см²; плотная 2D-решётка из них невозможна, поэтому 3D-бозонные кубиты останавливаются на десятках мод на модуль | миллиметровые коаксиальные λ/4 и двухштыревые полости или планарные бозонные моды; плотность всё ещё на порядок ниже решёток трансмонов | открыт — снятие в масштабе не показано · 2026-07 |
cx_crossbar Crossbar с общими линиями (спины) |
g_exch Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) |
общие линии vs попарная калибровка обмена | одна общая линия управляет многими обменными гейтами сразу, но J меняется от точки к точке из-за беспорядка; 16-точечный crossbar 2024 г. не показал когерентной работы кубитов | однородность 300 мм (~1% от прибора к прибору), локальные подстроечные плавающие затворы или полуобщая схема с корректирующими линиями на кубит | открыт — снятие в масштабе не показано · 2024-07 |
ct_sfq Цифровое SFQ-управление (милликельвины) |
transmon Трансмон |
фотоны SFQ-переключений вызывают quasiparticle poisoning без экранирования (0.96% источник ошибки в MCM 2023) | фотоны переключающихся переходов лежат выше щели алюминия (2Δ ≈ 90 ГГц) и разрывают куперовские пары в плёнке кубита: распад T₁ плюс коррелированные не-паулиевские всплески; 0.96(2)% из 1.2(1)% ошибки на Клиффорд в многочиповом модуле 2023 г. | драйвер на отдельном кристалле, ограничение полосы импульсов (прогноз 0.1%), ловушки квазичастиц / инженерия щели, мм-волновое экранирование; SEEQC 2026 сообщает об отсутствии детектируемого отравления на 5 кубитах | снят в малом масштабе · 2023-09 |
code_color Colour code (трансверсальные Клиффорды) |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) |
синдромы цветного кода содержат трёхчастичные (гиперрёберные) события, которые попарное паросочетание не декодирует | проверки веса 6 дают события детекции тройками; плоское паросочетание неприменимо, а применимые декодеры (restriction, Möbius, Chromobius) теряют точность — цветная память d=5 у Google достигла 8.19(14)×10⁻³ за цикл с поисковым декодером Tesseract, хуже её же surface code d=5 | декодеры с гиперрёбрами: Chromobius / restriction, Tesseract (поиск), нейросетевые; схемы без hook-ошибок с одной анциллой (2026) снижают нагрузку гиперрёбер | снят в малом масштабе · 2026-07 |
dec_gpu GPU-декодирование через NVQLink |
transmon Трансмон |
GPU-декодирование через NVQLink добавляет ~4 мкс кругового пути к циклу поверхностного кода ~1 мкс | измеренный круговой путь NVQLink 3.84 мкс в среднем / 3.96 мкс максимум — 3–4 цикла поверхностного кода трансмона класса Willow (~1.1 мкс): синдромы накапливаются быстрее любой реакции за один цикл, и обратная связь в реальном времени (не-Клиффорд, телепортация) вынуждена ждать | оконное / потоковое декодирование с FPGA-предекодером у криостата, откладывающее только критичные к реакции решения; медленные носители (атомы, ионы: мс-циклы) конфликта не видят | открыт — снятие в масштабе не показано · 2025-11 |
переносится (узел → дополнительные платформенные пути)
переносится (узел → дополнительные платформенные пути)
| Узел | Пути |
|---|---|
transmon Трансмон |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
cavity Бозонная мода резонатора |
Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
ion Ион в ловушке |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
enc_hf Сверхтонкий / часовой кубит |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
enc_omg Метастабильное («omg») erasure-кодирование |
Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
enc_dualrail Dual-rail (erasure) кодирование |
Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Фотоника — fusion-based (DV) |
enc_gkp GKP-кодирование (решётка) |
Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
g_ryd CZ через ридберговскую блокаду |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
g_ms Гейт Мёльмера–Сёренсена / light-shift (лазерный) |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
g_exch Обменный гейт (спины; вкл. CZ на переносимых спинах) |
Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии |
g_fusion Линейно-оптический fusion (heralded) |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
g_bos Бозонные гейты через анциллу (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) |
Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
cx_nn Статическая решётка ближайших соседей |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии, Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T), Топологические (майорановские) |
cx_lr Дальние couplers на чипе (c-couplers, мм-масштаб) |
Сверхпроводниковый трансмон, Квантовый отжиг |
cx_qccd Транспорт ионов (QCCD, перекрёстки, решётчатые ловушки) |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
cx_aod Транспорт атомов AOD-пинцетами (зонная архитектура) |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
cx_switch Фотонная коммутация / маршрутизация (EO, feed-forward) |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
ct_rt Комнатная электроника + коаксиал/флекс на кубит |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
ct_cryocmos Cryo-CMOS контроллер (4 K / мК) |
Сверхпроводниковый трансмон, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках |
ct_laser Лазер + AOD/SLM оптическое управление (атомы) |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
ct_base Baseband электрическое управление (спины, майораны) |
Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии, Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T), Топологические (майорановские) |
ro_disp Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, Purcell) |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Квантовый отжиг |
ro_fluor Флуоресцентное определение состояния (ионы) |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) |
ro_img Флуоресцентный imaging массивов атомов |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
ro_s2c Спин-в-заряд + rf-рефлектометрия |
Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии |
ro_spd Детектирование одиночных фотонов (SNSPD / TES) |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
ro_erasure Проверка erasure в середине схемы |
Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
code_surface Ротированный surface code (+ yoked-варианты) |
Сверхпроводниковый трансмон, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии |
code_color Colour code (трансверсальные Клиффорды) |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — QCCD, лазерные гейты, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) |
code_qldpc Нелокальные qLDPC-коды (bivariate-bicycle, «gross») |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
code_highrate Высокоскоростные конкатенированные коды с трансверсальными гейтами |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) |
code_erasure Коды, адаптированные к erasure |
Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
code_bosonic Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) |
Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
code_magic Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — QCCD, лазерные гейты, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) |
dec_mwpm MWPM / Sparse Blossom (+коррелированный matching) |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии |
dec_nn Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) |
Сверхпроводниковый трансмон, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) |
dec_relaybp Relay-BP для qLDPC (FPGA) |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
dec_gpu GPU-декодирование через NVQLink |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — QCCD, лазерные гейты, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs) |
dec_corr Коррелированное / loss-aware декодирование (трансверсальные гейты, потеря атомов) |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
ic_mcm Многочиповые модули / l-couplers (один криостат) |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
ic_ionphoton Ион-фотонный фотонный линк |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
ic_atomcavity Атом-фотонный интерфейс через резонатор |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
ic_fibre Волоконные линки между фотонными модулями |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
fab_cmos CMOS-фабрика 300 мм (спины, cryo-CMOS, SC-разводка) |
Сверхпроводниковый трансмон, Ионы — электронные гейты, управление с чипа, Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках |
fab_sc Литография сверхпроводниковых кубитов (Nb/Al JJ, 300 мм) |
Сверхпроводниковый трансмон, Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure, Квантовый отжиг |
fab_3d 3D-обработанные сверхпроводящие полости |
Сверхпроводниковые бозонные (кошки / GKP), Сверхпроводниковые dual-rail erasure |
fab_trap Микроизготовление поверхностных ионных ловушек |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Ионы — электронные гейты, управление с чипа |
fab_pic PIC-фабрика (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 мм) |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
fab_optics Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) |
Ионы — QCCD, лазерные гейты, Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
enc_spin_ld Кодирование на одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / ядерном спине |
Кремниевые / германиевые спины в квантовых точках, Донорные спины в кремнии, Узлы сети на дефектных спинах (NV/SiV/T) |
ct_eo Электрооптическое управление + feed-forward электроника (комн. т.) |
Фотоника — fusion-based (DV), Фотоника — непрерывные переменные / GKP |
ro_imgfast Быстрое (≤ 20 мкс) считывание массивов атомов |
Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs), Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), erasure-нативные |
определяет (узел → выход; каждая строка несёт источник, дату и число)
определяет (узел → выход; каждая строка несёт источник, дату и число)
| Узел | Выход | Метрика | Значение | Дата | Источник |
|---|---|---|---|---|---|
transmon |
канал ошибок | Willow mean T1 / T2,CPMG | 68 µs / 89 µs (QEC chip) | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y |
transmon |
канал ошибок | Willow mean simultaneous CZ error | 0.33 ± 0.18% (spec sheet) | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf |
transmon |
канал ошибок | correlated burst rate | ~1 per hour on the 72-qubit processor (d=29 repetition code, 3×10⁹ cycles); decay ~400 µs; 10⁻¹⁰ logical floor | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
fluxonium |
канал ошибок | record 2Q (CNOT, Manucharyan group) | 99.94% in 60 ns, > 99.9% over 24 days | 2024-07 | https://arxiv.org/abs/2407.15783 |
fluxonium |
канал ошибок | MIT FTF CZ (RL-optimised mean) | 99.922% | 2023-09 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035 |
cavity |
канал ошибок | cavity single-photon lifetime (Al, Yale) | 10 ms | 2013 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 |
cavity |
канал ошибок | cavity-qubit coherence (Weizmann) | T1 25.6 ms / T2 34 ms | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 |
ion |
канал ошибок | Helios (98 q) 2Q / SPAM | 7.9×10⁻⁴ / 4.8×10⁻⁴ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
ion |
канал ошибок | memory | > 1 hour single-qubit coherence | 2021 | https://arxiv.org/abs/2008.00251 |
alkali |
счёт кубитов с качеством | atoms with coherence | 6,100 Cs atoms, T2 12.6(1) s, 23-min trap lifetime (Caltech) | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
alkali |
счёт кубитов с качеством | continuous operation | > 3,000 qubits held > 2 h; 300,000 atoms/s reloaded into tweezers, 30,000 initialised qubits/s | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 |
alkali |
счёт кубитов с качеством | trapped (no gates) | 11,022 Rb atoms in 18,225 metasurface tweezers | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.02715 |
ae_atom |
канал ошибок | erasure conversion demonstrated | 56% of 1Q errors → erasures (Yb-171) | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.05493 |
ae_atom |
канал ошибок | Yb CZ | 99.72% post-selected / 99.40% raw | 2024-11 | https://arxiv.org/abs/2411.11708 |
photon |
канал ошибок | source purity / HOM (Omega) | 99.5% / 99.5% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
photon |
канал ошибок | QD source system efficiency | 71.2% (first above 2/3 loss threshold) | 2023-11 | https://arxiv.org/abs/2311.08347 |
squeezed |
канал ошибок | on-chip GKP effective squeezing (Xanadu) | 0.62 dB vs ~9.75 dB required | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5 |
squeezed |
канал ошибок | on-chip raw squeezing (poled TFLN) | 1.4 dB measured (> 10 dB loss-corrected) | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.08599 |
qd_spin |
канал ошибок | 2Q on 300 mm foundry wafer | 99.04–99.56% (Diraq/imec) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
qd_spin |
счёт кубитов с качеством | largest arrays | 18 qubits (Groove/QuTech Ge; HRL EO) | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.01063 |
donor |
канал ошибок | nuclear-spin gates (range reported) | 99.5–99.99%; Bell > 99% (single 99.90(4)% CZ not isolable in the abstract) | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w |
defect |
канал ошибок | NV gate errors (GST) | < 0.1% [P] — press release only, no primary paper | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ |
majorana |
канал ошибок | single-nanowire parity switching time | 22 ± 1 s Z-parity lifetime in one wire of one tetron (not a qubit lifetime); two-loop device Z 12.4 ms vs X 14.5 µs (2025) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.03884 |
fluxq |
счёт кубитов с качеством | Advantage2 | 4,400+ qubits, degree 20 | 2025-05 | https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/ |
enc_bare |
канал ошибок | leakage suppression | 72× (all-microwave reset), residual 6.4×10⁻⁴ after 40 cycles | 2025-12 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 |
enc_hf |
канал ошибок | leakage per 1Q Clifford (Helios) | 1.1×10⁻⁵ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
enc_omg |
канал ошибок | erasure fraction (theory) | 98% of errors convertible (Yb-171) | 2022-01 | https://arxiv.org/abs/2201.03540 |
enc_omg |
канал ошибок | [[4,2,2]] with erasure info | logical decay 1.9(4)× slower (unconditional decoding) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 |
enc_dualrail |
канал ошибок | cavity dual-rail CZ | erasure 0.53%/gate, residual Pauli < 0.1%, 500 ns | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y |
enc_dualrail |
канал ошибок | transmon dual-rail | erasure 2.5×10⁻²/check, residual 6×10⁻⁴, bias 42 | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.16292 |
enc_cat |
канал ошибок | bit-flip time | 44 min mean (12-cat chip, preliminary); 22 s squeezed cat | 2025-09 | https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record |
enc_cat |
канал ошибок | phase-flip per CX (Ocelot) | 9.6(4)×10⁻² at n̄=2 (bit-flip 3.5(4)×10⁻³); bias > 25 under the gate, > 30 idle | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 |
enc_gkp |
канал ошибок | single-mode GKP logical error | 8.1×10⁻³/round (survival 0.24×0.39) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.06718 |
enc_gkp |
канал ошибок | GKP qudit gain beyond break-even (UCSB + Google) | 1.82–1.87 | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y |
enc_gkp |
канал ошибок | best bosonic memory gain (GKP, Yale) | 2.27(7) | 2023-03 | https://www.nature.com/articles/s41586-023-05782-6 |
enc_eo |
канал ошибок | EO 1Q error (18 qubits) | 2×10⁻⁴ mean | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
enc_parity |
канал ошибок | Z / X parity lifetimes | 12.4 ms / 14.5 µs in the quoted tuning (~9.3 ms / ~4 µs in others; the ~10³ ratio is robust, the point values are not) | 2025-07 | https://arxiv.org/abs/2507.08795 |
g_tc |
канал ошибок | record CZ (tunable coupler, IQM) | 99.93% over 40 h | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.16437 |
g_tc |
канал ошибок | record CZ (double-transmon coupler) | 99.90% in 48 ns | 2024-11 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 |
g_tc |
такт (время цикла) | gate time (Willow) | ~30 ns CZ | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y |
g_tc |
канал ошибок | fleet EPLG (full width) | best 0.19% (ibm_boston), typical 0.37% | 2026-07 | https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 |
g_cr |
канал ошибок | CR CNOT with intrinsic static-ZZ suppression (Kandala) | 99.77(2)% in a single 180 ns pulse | 2021 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501 |
g_ryd |
канал ошибок | record CZ | 99.854% raw / 99.941% loss-post-selected | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.25987 |
g_ryd |
такт (время цикла) | gate time | 270 ns | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 |
g_ms |
канал ошибок | Helios 2Q | 7.9×10⁻⁴ in ~70 µs | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
g_ms |
такт (время цикла) | IonQ Forte MS duration (30-ion chain, all 435 pairs) | 550–883 µs (median 672 µs) | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 |
g_ms |
такт (время цикла) | fastest laser gate (Schäfer et al., Oxford) | 99.8% at 1.6 µs | 2018 | https://arxiv.org/abs/1709.06952 |
g_elec |
канал ошибок | record 2Q | 8.4×10⁻⁵ without ground-state cooling | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.17286 |
g_elec |
такт (время цикла) | gate duration | 225.8 µs (2025); ≈120 µs in 2024 (two 60 µs pulses, arXiv:2407.07694) | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.17286 |
g_exch |
канал ошибок | foundry CZ | 99.04–99.56% (300 mm) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
g_exch |
канал ошибок | EO CNOT best / mean | 9×10⁻⁴ / 3×10⁻³ | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
g_exch |
такт (время цикла) | mobile-spin CZ | 98.86% in 58 ns | 2026-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 |
g_fusion |
канал ошибок | fusion Bell fidelity | 99.22% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
g_bos |
канал ошибок | dual-rail cavity CZ | post-selected infidelity 0.029% (bound 0.12%), 500 ns | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y |
g_bos |
канал ошибок | cavity beam-splitter (DC-SQUID coupler) | > 99.98%, ~100 ns swaps | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.00959 |
g_mbq |
канал ошибок | status | no two-qubit operation, no entanglement | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.03884 |
g_anneal |
такт (время цикла) | coherent quench | 3.6–27 ns | 2025-03 | https://arxiv.org/abs/2403.00910 |
cx_nn |
счёт кубитов с качеством | Nighthawk | 120 q, 218 couplers, 5,000 2Q gates/circuit | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance |
cx_nn |
канал ошибок | CZ crosstalk (fitted budget term, Willow d=7) | 5.5×10⁻⁴ | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
cx_lr |
путь масштабирования | long-range CZ | 99.81% over ≥ 2 mm | 2023 | https://arxiv.org/abs/2208.09460 |
cx_lr |
путь масштабирования | IBM Loon | c-couplers + multilayer routing shown, no performance numbers | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance |
cx_qccd |
такт (время цикла) | time per full-width layer (Helios) | ~55 ms | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 |
cx_qccd |
путь масштабирования | junction transport | 4 m/s, 0.013–0.03 quanta/round trip | 2022 | https://arxiv.org/abs/2206.11888 |
cx_qccd |
путь масштабирования | grid-trap ion exchange | 2.5 kHz | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.00756 |
cx_qccd |
путь масштабирования | two-module matter link (Universal Quantum) | 2,424 transfers/s, loss infidelity < 7×10⁻⁸ | 2023-02 | https://www.nature.com/articles/s41467-022-35285-3 |
cx_bus |
счёт кубитов с качеством | independently benchmarked chain (Forte) | 30 ions, all 435 pairs | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 |
cx_bus |
счёт кубитов с качеством | largest claimed chain (Tempo) | 100 ions, #AQ 64 [C] — a company claim, no per-pair data | 2025-10 | https://ionq.com/quantum-systems/tempo |
cx_aod |
такт (время цикла) | move time | 610 µm in 1.6 ms at 99.95%; 270 µm in 400 µs at 99.8% | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
cx_aod |
счёт кубитов с качеством | zoned FT processor | 448 atoms, 256 in entangling zone | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
cx_shuttle |
путь масштабирования | conveyor shuttling | 10 µm, 99.54%, up to 64 m/s | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5 |
cx_shuttle |
путь масштабирования | weight-4 parity via shuttled ancilla | 97.7% per shuttle | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 |
cx_switch |
канал ошибок | best in-line switch (PsiQuantum BTO) | 100 mdB insertion; 52(12) mdB fibre-to-chip | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
cx_switch |
канал ошибок | system-scale switch loss (Aurora) | 0.19 dB/MZI; requirement ≈ 7 mdB | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
cx_switch |
канал ошибок | BTO phase shifter | 0.33 dB·V | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
cx_crossbar |
путь масштабирования | control lines vs dots (no coherent qubit operation) | 23 lines for 16 dots | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 |
ct_rt |
путь масштабирования | I/O wall | > 4,000 high-density RF lines per fridge | 2026 | https://bluefors.com/ |
ct_rt |
счёт кубитов с качеством | largest single-fridge chip | 1,121 qubits (Condor) | 2023-12 | https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033 |
ct_cryocmos |
путь масштабирования | HRL 4 K controller sequencing QEC | ≤ 3.5 W, 366 DACs; d=5 bit-flip-only repetition code Λ=4.7 without room-temperature real-time electronics (arXiv Apr–May 2026, Nature Jul 2026) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
ct_cryocmos |
путь масштабирования | IBM 14 nm at 4 K | 23 mW/qubit; 1Q 8×10⁻⁴ | 2024-02 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326 |
ct_cryocmos |
путь масштабирования | mK CMOS next to spin qubits | ~20 nW/MHz per cell; fidelity impact 0.07% | 2025-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x |
ct_sfq |
путь масштабирования | SEEQC mK SFQ control | 1Q > 99%, up to 99.9% (Nature Electronics) | 2026-03 | https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 |
ct_sfq |
путь масштабирования | QP-poisoning-limited SFQ MCM | 1.2% error/Clifford, 0.96% from photon-mediated QP | 2023-07 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310 |
ct_fluxdac |
путь масштабирования | bias lines per qubits | ~300 bias lines into the QPU, of which ~200 multiplexed lines address ~10⁵ on-chip DACs (whitepaper 2026-01-23); fluxonium MCM at 10 mK | 2026-01 | https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf |
ct_laser |
счёт кубитов с качеством | SLM array | ~12,000 sites, 6,100 atoms | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 |
ct_laser |
путь масштабирования | metasurface tweezers | 18,225 traps from 33 W | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.02715 |
ct_pic_trap |
путь масштабирования | on-chip traps | 4 Rb atoms, 27.5 s lifetime | 2026-08 | https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-brings-qubit-control-on-chip/ |
ct_ionlaser |
путь масштабирования | waveguide-delivered 2Q gate | > 99.3% | 2020-10 | https://www.nature.com/articles/s41586-020-2823-6 |
ct_ionmw |
канал ошибок | chip-integrated microwave 1Q | 1.5×10⁻⁷ error per Clifford | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.04421 |
ct_ionmw |
путь масштабирования | WISE architecture | 1,000 ions with ~200 signal sources (design) | 2023 | https://arxiv.org/abs/2305.12773 |
ct_base |
канал ошибок | extrinsic control share of CNOT error | ~80% (HRL) | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2604.16216 |
ro_disp |
такт (время цикла) | readout pulse / fidelity (IQM) | 240 ns pulse (≈280 ns full window) / 99.94% simultaneous assignment; QNDness 99.3% | 2025-09 | https://arxiv.org/abs/2508.16437 |
ro_disp |
канал ошибок | at-scale readout error | ~1×10⁻² (fleet) | 2025-08 | https://www.ibm.com/quantum/hardware |
ro_fluor |
такт (время цикла) | fastest ion readout | 11 µs at 99.931% (¹⁷¹Yb⁺, MoSi SNSPD) | 2019 | https://www.nature.com/articles/s42005-019-0195-8 |
ro_fluor |
канал ошибок | Helios SPAM | 4.8×10⁻⁴ | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.05465 |
ro_img |
такт (время цикла) | typical mid-circuit readout | ~0.5–1 ms; 0.46% bit-flip, 0.24% loss | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
ro_img |
такт (время цикла) | fast imaging (emerging) | 17.6 µs, 99.89% discrimination, 98.8% survival — neutral ¹⁷⁴Yb, spinless (not qubit-state-resolved) | 2026-08 | https://arxiv.org/html/2605.24175 |
ro_s2c |
такт (время цикла) | fast readout (Oakes et al., Quantum Motion; rf single-electron box) | 99.2% in < 6 µs | 2023-02 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011023 |
ro_s2c |
канал ошибок | best SPAM | 99.9% (100 µs integration) | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 |
ro_spd |
канал ошибок | wafer-scale median on-chip efficiency (PsiQuantum Omega, 300 mm) | 93.4% at ~2 K | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
ro_spd |
канал ошибок | best on-chip efficiency (laboratory device) | 99.73% | 2025-10 | https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5 |
ro_qcap |
такт (время цикла) | readout | 1% error; SNR 1 in 3.6 µs | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 |
ro_qcap |
такт (время цикла) | independent replication (QuTech, InSb Kitaev chain) | ~1.85 ms dwell, SNR ~1.93 | 2026-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7 |
ro_erasure |
такт (время цикла) | transmon dual-rail check | 384 ns; FP/FN ≈ separation error 0.8% (SNR 11.6) | 2026-04 | https://arxiv.org/abs/2604.16292 |
ro_erasure |
такт (время цикла) | cavity dual-rail check | 1.8 µs, FP 0.51% / FN 3.7% | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4 |
ro_erasure |
такт (время цикла) | Yb erasure detection | 20 µs (1Q) / 420 µs (2Q) | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.05493 |
code_surface |
канал ошибок | Λ (Willow, d=3→7) | 2.14 ± 0.02; d=7 record 7.72×10⁻⁴/cycle (Jul 2026) | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 |
code_surface |
канал ошибок | Λ (USTC 107 q, d=7) | 1.40(6) | 2025-12 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 |
code_surface |
канал ошибок | neutral-atom d=3→5 | 2.14(13)× in 4-round circuit | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
code_surface |
счёт кубитов с качеством | teraquop footprint, plain patches (p=10⁻³) | ~1,500 physical/logical (800 with 1D yokes, 600 with 2D yokes) | 2023-12 | https://arxiv.org/abs/2312.04522 |
code_surface |
счёт кубитов с качеством | teraquop footprint with correlated matching (p=10⁻³) | ~650 physical/logical | 2023-12 | https://arxiv.org/abs/2312.08813 |
code_color |
канал ошибок | Λ₃/₅ (Google) | 1.56(4); logical Clifford 0.0027 | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 |
code_color |
канал ошибок | 5-to-1 distillation on logical qubits | d=3: 95.1%→99.4%; d=5: 92.5%→98.6% | 2025-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 |
code_qldpc |
счёт кубитов с качеством | gross code overhead | 288 physical for 12 logical (~24/logical) vs ~3,000 surface | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 |
code_qldpc |
канал ошибок | IonQ memory: 4 logical in 18 ions (reported as [[18,4,3]]) | 3.95 ± 0.68 s vs 3.3 ± 0.9 s physical (leakage post-selected) | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2606.06455 |
code_qldpc |
канал ошибок | Zhejiang [[18,4,4]] on 32 SC qubits | 8.91%/logical/cycle (not break-even) | 2025-05 | https://arxiv.org/html/2505.09684 |
code_qldpc |
счёт кубитов с качеством | RSA-2048 with qLDPC (Pinnacle) | < 100,000 physical qubits at 10⁻³, 1 µs cycle | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.11457 |
code_highrate |
счёт кубитов с качеством | Helios [[80,48,4]] | 48 corrected logical qubits; logical gate error 1.0–1.2×10⁻⁴ | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 |
code_highrate |
счёт кубитов с качеством | Harvard tesseract [[16,6,4]] | up to 96 d=4 logical qubits active | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
code_highrate |
счёт кубитов с качеством | Quantinuum tesseract [[16,6,4]] on ions | transversal logical Clifford group in depth-one circuits, 12 addressable logical CZ pairs | 2026-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y |
code_erasure |
канал ошибок | threshold with 98% erasure | 4.15% vs 0.937% | 2022-01 | https://arxiv.org/abs/2201.03540 |
code_erasure |
канал ошибок | [[4,2,2]] erasure teleportation (atoms) | logical decay 1.9(4)× slower with erasure info in unconditional decoding | 2026-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 |
code_bosonic |
канал ошибок | repetition-cat (Ocelot) | d=3 1.75% at | α | ²=1 → d=5 1.65% at |
code_bosonic |
счёт кубитов с качеством | LDPC-cat estimate | 758 cats → 100 logical at 10⁻⁸ (assumes 0.1% phase-flip) | 2024-01 | https://arxiv.org/abs/2401.09541 |
code_bosonic |
счёт кубитов с качеством | repetition-cat estimate (Gouzien et al.) | 126,133 cats for a 256-bit elliptic-curve logarithm in 9 h | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.06639 |
code_fusion |
канал ошибок | loss threshold | 2.7% per photon (boosted 6-ring); 17.4% ({7,4}-encoded resource state) | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 |
code_aft |
такт (время цикла) | rounds per logical gate | O(d) → O(1) | 2024-06 | https://arxiv.org/abs/2406.17653 |
code_aft |
счёт кубитов с качеством | Shor / P-256 on reconfigurable atoms | 10,000 atoms minimum (26,000 time-efficient); P-256 in days, RSA-2048 one to two orders longer | 2026-03 | https://arxiv.org/abs/2603.28627 |
code_aft |
счёт кубитов с качеством | RSA-2048 on reconfigurable atoms (ISCA 2025) | 5.6 days on 19 M qubits at a 1 ms cycle | 2025-05 | https://arxiv.org/abs/2505.15907 |
code_magic |
канал ошибок | cultivation (Google) | 0.9999(1), 8% acceptance, 40× error reduction | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.13908 |
code_magic |
канал ошибок | code switching (Quantinuum) | ≤ 5.1×10⁻⁴ at 82.6% acceptance | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.14169 |
dec_mwpm |
такт (время цикла) | PyMatching v2 throughput | < 1 µs/round at d=17, p=0.1% | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.15933 |
dec_mwpm |
такт (время цикла) | Micro Blossom FPGA (ASPLOS 2025) | 0.8 µs average latency at d=13, p=0.1% | 2025-02 | https://arxiv.org/abs/2502.14787 |
dec_nn |
канал ошибок | Willow d=7 with AlphaQubit2 | 7.72×10⁻⁴/cycle | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 |
dec_nn |
такт (время цикла) | FPGA NN decoder | 124 ns decode, 550 ns closed loop (d=3) | 2026-05 | https://arxiv.org/abs/2605.04892 |
dec_relaybp |
такт (время цикла) | FPGA Relay-BP | average < 1 µs per cycle at p < 3×10⁻³ (simulated syndromes) | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.21600 |
dec_fpga |
такт (время цикла) | Riverlane LCD | < 1 µs/round to d=17 | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x |
dec_fpga |
такт (время цикла) | Google real-time at d=5 | 63 µs latency, Λ=2.0 | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 |
dec_gpu |
такт (время цикла) | NVQLink RoCE round trip | 3.84 µs mean | 2025-10 | https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ |
dec_corr |
канал ошибок | loss-aware ML decoding gain | 1.73(13)× | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 |
dec_rl |
канал ошибок | RL-steered QEC | 20% LER cut, 3.5× stability vs drift; the same Willow d=7 run that yields 7.72(9)×10⁻⁴/cycle (see dec_nn) | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.08493 |
dec_cryo |
путь масштабирования | QECOOL on-line SFQ decoder (simulation) | 2.78 µW at 2 GHz; latency not published | 2021-03 | https://arxiv.org/abs/2103.14209 |
dec_cryo |
такт (время цикла) | NISQ+ approximate SFQ decoder (design) | ≤ 20 ns latency | 2020-04 | https://arxiv.org/abs/2004.04794 |
dec_cryo |
путь масштабирования | cryo-CMOS predecoder (design) | 3,780× syndrome-bandwidth reduction at < 0.56 mW | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.09807 |
ic_mcm |
счёт кубитов с качеством | chiplet tiling | 108 q from 12 chiplets, median 2Q 99.1% (vs 99.5% at 36 q) | 2026-04 | https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system |
ic_mcm |
путь масштабирования | coupled cryogenic cells | two cells coupled; 0.53 m² wiring area each | 2026-08 | https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics |
ic_cryolink |
канал ошибок | 30 m link Bell fidelity / rate | 80.4% / 12.5 kHz | 2023-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0 |
ic_cryolink |
путь масштабирования | 2026 modular link | waveguide loss < 0.03 dB/30 m; end-to-end transfer loss 0.55–0.65 dB, i.e. 86–88% transmission | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.15971v1 |
ic_ionphoton |
канал ошибок | distributed CZ (Oxford) | remote Bell 96.9% at 9.7 s⁻¹; teleported CZ 86.2% | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x |
ic_ionphoton |
такт (время цикла) | entanglement rate record | 250 s⁻¹ at F > 94% | 2024 | https://arxiv.org/abs/2404.16167 |
ic_atomcavity |
канал ошибок | atom–photon efficiency (MPQ, Science 385, 179) | ~90% generation-to-detection | 2024-07 | https://arxiv.org/abs/2407.09109 |
ic_spinphoton |
канал ошибок | SiV over 35 km | F = 0.69, ≤ 1 Hz | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z |
ic_spinphoton |
канал ошибок | NV Delft–The Hague 25 km | F = 0.534, 0.022 s⁻¹ | 2024-04 | https://arxiv.org/html/2404.03723 |
ic_spinphoton |
канал ошибок | T-centre inter-cryostat link (Photonic Inc.) | Bell F = 0.60(8) at 7.5 mHz; teleported-CNOT sequence post-selected, no gate fidelity | 2024-06 | https://arxiv.org/html/2406.01704v1 |
ic_spinphoton |
канал ошибок | NV unconditional teleported CNOT (QuTech) | 63(4)% (4-qubit GHZ 64(4)%), real-time feed-forward, no post-selection | 2026-05 | https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 |
ic_transducer |
канал ошибок | state of the art (review) | η_int 99.5%, η_tot 15%, N_add 0.16 (EO, 60 mK) | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.26976 |
ic_transducer |
путь масштабирования | gap to useful | 3 orders of magnitude (noise, η, rate) for 99.7% remote gates at MHz | 2025-03 | https://arxiv.org/abs/2503.10842 |
ic_fibre |
канал ошибок | chip-to-chip Bell fidelity | 99.72% over 42 m, conditional on heralded events (channel loss excluded) | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_cmos |
путь масштабирования | wafer-scale statistics | > 24,000 devices/wafer, 96% single-electron tune-up, CD < 0.5 nm | 2024-10 | https://arxiv.org/abs/2410.16583 |
fab_cmos |
путь масштабирования | multi-modality foundry LOI | GlobalFoundries $375 M (SC, ion, photonic, topological, spin) | 2026-05 | https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion |
fab_sc |
путь масштабирования | junction frequency targeting (ABAA) | 97.4% success, 0.9 ± 2.4% of prediction | 2024-08 | https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z |
fab_sc |
счёт кубитов с качеством | wafer-scale package (OQC) | > 500 qubits on one 3-inch sapphire die; T1 ~97 µs, T2e ~129 µs; no per-qubit control lines in the measured configuration | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.12773 |
fab_sc |
путь масштабирования | Anderon foundry | 1 B CHIPS + 1 B IBM; SC wiring/TSV/bump; 30× device output vs 200 mm | 2026-05 | https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding |
fab_3d |
канал ошибок | cavity Q (Al, Yale) | > 0.5×10⁹, single-photon lifetime 10 ms | 2013 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 |
fab_trap |
путь масштабирования | Helios trap | 1,228 electrodes, 273 independent signals (2.8 per qubit) | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 |
fab_trap |
путь масштабирования | standard-fab traps | 99.99% 2Q on chips from standard semiconductor fabs | 2025-10 | https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing |
fab_pic |
канал ошибок | SiN waveguide loss (multimode) | 0.5 dB/m | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_pic |
канал ошибок | SiN waveguide loss (single-mode) | 1.8(2) dB/m | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_pic |
канал ошибок | wafer-scale median on-chip SNSPD efficiency | 93.4% at ~2 K, 300 mm | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 |
fab_optics |
путь масштабирования | system power / mass | 3 kW avg, 2,500 kg (Orion Gamma) | 2025-11 | https://www.pasqal.com/wp-content/uploads/2025/11/2509_Pasqal_Quantum-Computing-Processor_Brochure-RVB-V8.pdf |
fab_optics |
путь масштабирования | continuous reload hardware | 300,000 atoms/s reloaded into tweezers; 30,000 initialised qubits/s | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 |
fab_mbe |
путь масштабирования | replication | no independent replication of the InAs–Pb stack | 2026-06 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8 |
fab_stm |
счёт кубитов с качеством | register size | 11 qubits | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w |
fab_diamond |
путь масштабирования | device yield | 327 cavities resonance-characterised at room temperature (mean Q 1.1×10⁴); cooperativity > 1 shown on 2 | 2026-06 | https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ |
g_cv |
такт (время цикла) | Aurora clock | 1 MHz, 12 modes per cycle | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
g_mwspin |
канал ошибок | NV 1Q/2Q (GST) | < 0.1% [P] — press release only, no primary paper | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ |
g_catcnot |
канал ошибок | status | no experimental bias-preserving cat–cat CNOT | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 |
src_resource |
счёт кубитов с качеством | largest emitter-fused graph state | 8 qubits, 0.4–2.3 coincidences/min | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 |
src_resource |
счёт кубитов с качеством | independent emitter graph states (C2N Paris-Saclay) | reconfigurable 4-photon graph states from one quantum dot, ~0.5 Hz | 2025-05 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-59693-3 |
ct_eo |
такт (время цикла) | single-clock-cycle feed-forward | 1 MHz (Aurora) | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 |
ro_imgfast |
такт (время цикла) | fast imaging | 17.6 µs, 99.89%, survival 98.8% — neutral ¹⁷⁴Yb, spinless | 2026-08 | https://arxiv.org/html/2605.24175 |
7.11 Стандартные рекорды — датированные числа за выведенными тактами (пустые — честно: не опубликовано)
| Узел | Величина | Значение | Охват | Дата | Источник · тег |
|---|---|---|---|---|---|
transmon |
T1 релаксация | 68 µs — Willow 105-qubit QEC chip: mean operating T1 = 68 us (spec sheet: 68 +/- 13 us; RCS chip 98 +/- 32 us) | typical | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [D] |
transmon |
T1 релаксация | 1.68 ms — Princeton Ta-on-Si 2D transmons: T1 up to 1.68 ms; median time-averaged Q_avg 9.7e6 across 45 qubits | best | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09687-4 · [D] |
transmon |
T2 когерентность (эхо/DD) | 89 µs — Willow 105-qubit QEC chip: mean T2,CPMG = 89 us | typical | 2024-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [D] |
transmon |
время 1Q-гейта | 25 ns — Willow 105 q: all XY single-qubit rotations 25 ns (72-q processor: pi 35 ns, pi/2 18 ns) | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
ошибка простоя/памяти за раунд | 0.009 — Google 72-q surface-code error budget: data-qubit idle error 0.9e-2 per cycle, weight 10, 20% of 1/Lambda | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
утечка за гейт | 0.0002 — Google error budget: CZ leakage 2.0e-4 per gate; a separate 'leakage (heating)' term is 2.5e-4 | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
transmon |
частота коррелированных всплесков | 0.00028 Hz — 72-q processor, distance-29 repetition code: correlated error bursts approx. once an hour (3e9 cycles), decay ~400 us | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
fluxonium |
T1 релаксация | 1 ms — Somoroff et al. fluxonium: T1 stable around 1 ms over several months of operation | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
T2 когерентность (эхо/DD) | 1.48 ms — Somoroff et al. fluxonium: Ramsey T2* = 1.48 +/- 0.13 ms; no spin-echo T2 is reported | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
время 1Q-гейта | 80 ns — Somoroff fluxonium X/2 and Y/2: Gaussian-edged square pulses, 60 ns plateau + 2x5 ns edges = 80 ns, >0.9999 avg fidelity | best | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
fluxonium |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: fluxonium work reports coherence and gate fidelity only, no syndrome-extraction cycle. — No fluxonium QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2021-03 | https://arxiv.org/pdf/2103.08578 · [D] |
cavity |
T1 релаксация | 25.6 ms — Weizmann long-lived superconducting cavity: single-photon T1 = 25.6 ms | best | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 · [D] |
cavity |
T2 когерентность (эхо/DD) | 34 ms — Weizmann: single-photon-encoded cavity qubit coherence T2 = 34 ms | best | 2023-09 | https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336 · [D] |
cavity |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Null to avoid duplicating g_bos: the mechanism, not the carrier, defines the single-qubit gate. — A bosonic mode has no intrinsic 1Q gate; the gate is ancilla- or beam-splitter-mediated and is recorded on g_bos (~200 ns) | typical | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
cavity |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: bosonic results are quoted per gate (erasure, Pauli), never per syndrome round. — No cavity-qubit QEC round with a published per-round idle error; dual-rail 1Q gate erasure is ~0.1% | typical | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
ion |
T1 релаксация | 1.19e+04 s — Single 171Yb+ memory: T1 = 11,902 +/- 2,209 s from the process-matrix fit | best | 2020-08 | https://arxiv.org/pdf/2008.00251 · [D] |
ion |
T2 когерентность (эхо/DD) | 4.24e+03 s — Single 171Yb+ with KDDxy DD (0.4 s interpulse): T2 = 4,235 +/- 576 s; | 0>, | 1> coherence 15,943 +/- 3,190 s | best |
ion |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Null on the carrier by design - the mechanism defines it; see g_ms and g_elec t1q records. — Ion 1Q gate time is set by the drive mechanism: laser Raman 110 us (g_ms, IonQ Forte); near-field microwave 8 us (g_elec) | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/pdf/2308.05071 · [D] |
ion |
ошибка простоя/памяти за раунд | 0.0005 — Quantinuum Helios (98 q): linear memory error rate 5(1)e-4 per qubit per transport-idle step; quadratic term 0.7(2)e-4 | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
ion |
утечка за гейт | 1.12e-05 — Helios: single-qubit gate leakage 1.12(6)e-5 per Clifford; ternary readout shows 4.2(7)e-3 leakage population after prep | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
alkali |
T1 релаксация | 1.38e+03 s — Caltech 6,100-atom Cs tweezer array: room-temperature trapping lifetime 23 minutes | best | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
alkali |
T2 когерентность (эхо/DD) | 12.6 s — Caltech 6,100 Cs atoms in ~12,000 tweezers: hyperfine qubit coherence T2 = 12.6(1) s | best | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
alkali |
время 1Q-гейта | 5 µs — Harvard/QuEra 448-atom processor: global Raman path at ~0.5 MHz Rabi gives ~5 us rotations (composite pulses) | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/html/2506.20661v1 · [D] |
alkali |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: idle/transport dephasing is folded into the logical per-round figure, not decomposed. — Not separately quantified: the 448-atom paper reports only combined logical error 0.62(3)% per round (d=5) and a 4 ms cycle | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/html/2506.20661v1 · [D] |
alkali |
утечка за гейт | 8e-05 — 87Rb CZ: leakage to F=1 0.008(1)% per atom per gate (Rydberg T1 decay + intermediate-state scattering) | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
ae_atom |
T1 релаксация | 6.42 s — 171Yb nuclear-spin qubit: tweezer lifetime 6.42(3) s (parametric heating); spin depolarization tens of s, ~100 s with a few G | typical | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
T2 когерентность (эхо/DD) | 7.9 s — 171Yb nuclear-spin qubit in tweezers: spin-echo T2 = 7.9(4) s; Ramsey T2* = 3.7(4) s | best | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
время 1Q-гейта | 170 ns — 171Yb nuclear-spin qubit: 170 ns pi/2 pulses (submicrosecond rotations), 5.2(5)e-3 error per Clifford | best | 2021-12 | https://arxiv.org/pdf/2112.06732 · [D] |
ae_atom |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: Yb results are reported per gate (99.72% post-selected CZ) and as erasure fraction. — No alkaline-earth erasure-qubit QEC round with a published per-round idle/memory error | typical | 2024-11 | https://arxiv.org/abs/2411.11708 · [D] |
photon |
T1 релаксация | 0.0228 — PsiQuantum Omega: BTO electro-optic phase shifter insertion loss ~100 mdB (2 mm); SiN waveguide 0.5+/-0.3 dB/m multimode | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
T2 когерентность (эхо/DD) | не опубликовано — Honest null: dephasing has no photonic counterpart; distinguishability plays that role. — No T2 for photons; the analogue is indistinguishability - HOM visibility 99.50(25)%, source spectral purity 99.5(1)% | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Honest null: the paper gives component losses and a loss-voltage product, not switching times. — 1Q gates on dual-rail photons are passive phase shifters and beam splitters; no gate duration is stated in the Omega paper | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
photon |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: photonic FT is measurement-driven, so idle error is replaced by delay-line loss. — No photonic QEC round has been demonstrated; a fusion network has no idling syndrome cycle | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
squeezed |
T1 релаксация | 0.615 — Xanadu Aurora: refinery-chip insertion loss 4.15 dB average; heralded optical paths >95% total loss; sources chip 1.82 dB | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
T2 когерентность (эхо/DD) | не опубликовано — Honest null: CV dephasing shows up as squeezing degradation (dB), not as a decay time. — No T2 for CV modes; Aurora reports nullifier variances held below vacuum noise over 2 h continuous acquisition | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Null on the carrier by design to avoid duplicating the g_cv t1q record (1 us per cycle). — 1Q Gaussian operations are clocked, not pulse-timed; the 1 MHz Aurora cycle is recorded on g_cv | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
squeezed |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: Aurora needs a 20-30x (in dB) component-loss improvement before rounds exist. — No CV QEC round with a published per-round idle error; loss per round is the equivalent quantity and is unstated | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
qd_spin |
T1 релаксация | 9.5 s — 300 mm foundry Si/SiGe (Diraq/imec), device A: spin relaxation T1 = 9.5 s | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
T2 когерентность (эхо/DD) | 1.9 ms — 300 mm foundry Si/SiGe device A: Hahn-echo T2 = 1.9 ms; Ramsey T2* = 40.6 us. No CPMG reported | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
время 1Q-гейта | 400 ns — 300 mm foundry Si/SiGe: single-qubit (EDSR) gates ~400 ns at 99.45-99.97% fidelity; CZ 100-500 ns | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: largest arrays are 18 qubits, below any syndrome-extraction demonstration. — No spin-qubit QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
qd_spin |
утечка за гейт | не опубликовано — Honest null: the ERR coordinate lists 'leak' for qd_spin but no primary source quantifies it. — Leakage to valley or triplet states per gate is not reported in the 300 mm foundry paper or its device tables | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
donor |
T1 релаксация | не опубликовано — Honest null: those lifetimes are mean times between spontaneous flips during readout, not T1. — No T1 reported for the P donor electron or nuclear spin; the supplementary gives only readout-limited nuclear lifetimes 2,900 s / 7,900 s | best | 2014-02 | https://arxiv.org/pdf/1402.7140 · [D] |
donor |
T2 когерентность (эхо/DD) | 35.6 s — 28Si:P ionised 31P+ nuclear qubit: T2(DD) = 35.6 s, Hahn 1.75 s, T2* 0.6 s; electron T2(DD) = 0.56 s | best | 2014-02 | https://arxiv.org/pdf/1402.7140 · [D] |
donor |
T2 когерентность (эхо/DD) | 44.5 ms — SQC 11-qubit donor register: nuclear T2(Hahn) 3-660 ms (T2 1-46 ms); electron T2(Hahn) ~350 us, T2 ~20 us | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
donor |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Honest null: donor papers report control fidelity (99.10-99.99% 1Q) without gate times. — No pi-pulse duration in ns or us is stated in Muhonen 2014 or in the SQC 11-qubit paper; only fidelities are given | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
donor |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: the largest donor register is 11 qubits (9 nuclear data + 2 ancilla electrons). — No donor QEC round has been run; no idle/memory error per round is published | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
defect |
T1 релаксация | 3.6e+03 s — NV electron spin in a 10-qubit diamond register (4 K): T1 = 3.6(3)e3 s, i.e. > 1 hour | best | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
defect |
T2 когерентность (эхо/DD) | 600 ms — NV electron spin: T2 ~ 0.6 s (580 ms) with 8192-pulse CPMG at 77 K in isotopically pure diamond | best | 2013-04 | https://www.nature.com/articles/ncomms2771 · [D] |
defect |
время 1Q-гейта | 997 µs — Delft NV register: nuclear-spin 1Q gates via electron-controlled DD take 419-2,371 us; electron MW Rabi is 14 MHz | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
defect |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: defect centres are used as network nodes; the logical-qubit work reports per-gate only. — No NV/SiV QEC round with a published per-round idle error | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
majorana |
T1 релаксация | 22 s — InAs-Pb tetron, single wire: Z-parity lifetime 22 +/- 1 s (Poissonian fit, 200 ms integration, 324 dwell intervals) | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
T2 когерентность (эхо/DD) | не опубликовано — Honest null. The node's 'X loop 14.5 us (2025)' figure was not found in the sources I opened. — No coherent superposition of a Majorana qubit has been prepared, so no T2 exists; only Z-basis parity switching is measured | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Honest null. Parity readout takes 3.6 us for SNR 1 (InAs-Al, 2025) but is not a gate. — No Majorana single-qubit gate has been demonstrated; gates would be sequences of parity measurements (g_mbq) | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
majorana |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null: no two-qubit operation and no Bell test exist for this carrier. — No QEC round; no logical or idle error per round has been measured on any Majorana device | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
fluxq |
T1 релаксация | не опубликовано — Honest null: relative claims only; the ICE chapter refers users to D-Wave support for per-system data. — D-Wave publishes no absolute T1 for Advantage2 flux qubits - only '2x longer coherence time' and '4x lower noise' vs Advantage | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/wakjcpsf/adv2_4400q_whitepaper-1.pdf · [C] |
fluxq |
T2 когерентность (эхо/DD) | не опубликовано — Honest null: beyond ~30 ns the data diverge from coherent theory because of thermal noise. — No T2 published; the operational proxy is the coherent-annealing window, quoted as anneal times below 30 ns | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
fluxq |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Honest null by construction: fluxq is an analog-Hamiltonian carrier, not a gate-model qubit. — An annealer has no gates; the closest quantity is the 5 ns minimum fast-anneal time (vs 0.5-1 us previously) | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
fluxq |
ошибка простоя/памяти за раунд | не опубликовано — Honest null by construction. — No QEC rounds exist in an annealer, so there is no idle error per round | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/wakjcpsf/adv2_4400q_whitepaper-1.pdf · [C] |
g_tc |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.0033 — Willow 105 q QEC chip: two-qubit gate error 0.33% +/- 0.18% (CZ), stated as 'mean, simultaneous' in the spec sheet | typical | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf · [C] |
g_tc |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.0019 — IBM fleet, Q2 2026: best EPLG 0.19% (ibm_boston); 2,210 qubits across 15 QPUs, best CLOPS 330K+ | best | 2026-07 | https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 · [C] |
g_tc |
перекрёстные помехи | 0.00055 — Google 72-q error budget: CZ crosstalk 5.5e-4 per gate, weight 91, 11% of 1/Lambda - separate from the 2.8e-3 CZ term | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
g_cr |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.017 — ibm_sherbrooke (Eagle r3, 127 q, fixed-coupling CR): EPLG 1.7e-2 at chain length 100 (layer fidelity 0.19); 0.26 at N=80 | typical | 2023-11 | https://arxiv.org/abs/2311.05933 · [D] |
g_cr |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null: EPLG folds CR crosstalk in but does not separate it. — No simultaneous-minus-isolated crosstalk figure is published for cross-resonance; Kandala 2021 reports static-ZZ suppression, not a rate | typical | 2021-09 | https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501 · [D] |
g_ryd |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.005 — Harvard/Lukin: CZ at 99.5% fidelity on up to 60 atoms entangled in parallel by a global Rydberg pulse | typical | 2023-04 | https://arxiv.org/abs/2304.05420 · [D] |
g_ryd |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.00146 — 87Rb CZ 99.854(4)% raw / 99.941(3)% loss-postselected, benchmarked on 8 simultaneous gate sites, stable 10 h | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
g_ryd |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null: neither the 60-atom nor the 8-site benchmark separates a crosstalk term. — No simultaneous-minus-isolated crosstalk figure is published; with a global Rydberg pulse crosstalk is inside the parallel number | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.25987v1 · [D] |
g_ms |
время 1Q-гейта | 110 µs — IonQ Forte, 30-ion chain: total duration of each single-qubit Raman gate is 110 us; median 1Q error 2.0e-4 | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/pdf/2308.05071 · [D] |
g_ms |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | 0.00079 — Quantinuum Helios (98 q): 2QRB infidelity 7.9(2)e-4 averaged over all operational zones; cycle benchmarking 8.1(2)e-4 | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
g_ms |
перекрёстные помехи | 1e-05 — Quantinuum H2 datasheet: crosstalk error typical 1e-5, range 1e-6 to 2e-4 | typical | 2024-06 | https://assets.website-files.com/62b9d45fb3f64842a96c9686/665f5f21ce5b0435bcd32917_Quantinuum%20H2%20Product%20Data%20Sheet%20v1.4%204Jun24.pdf · [C] |
g_elec |
время 1Q-гейта | 8 µs — Oxford Ionics near-field microwave 1Q gate: 8 us total (7.5 us coherent + 0.5 us dead), 8.4(7)e-6 error per Clifford | best | 2024-07 | https://arxiv.org/pdf/2407.07694 · [D] |
g_elec |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null: no multi-zone simultaneous 2Q benchmark has been published for this mechanism. — The 8.4(7)e-5 smooth gate and the 3(1)e-4 / 4.7(7)e-4 12 h and 60 h figures are two-ion measurements, not full-width parallel | best | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.17286v1 · [D] |
g_elec |
перекрёстные помехи | 1.6e-06 — Oxford Ionics: residual interaction with hidden spectator qubits 1.6(8)e-6 per Clifford; between zones <= ~1e-6 | best | 2024-07 | https://arxiv.org/pdf/2407.07694 · [D] |
g_exch |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null: largest exchange-coupled arrays are 18 qubits, and are benchmarked pairwise. — The 99.04-99.56% 300 mm CZ fidelities are isolated two-qubit RB; no simultaneous or full-width spin-qubit measurement exists | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
g_exch |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null: electrostatic crosstalk in dense dot arrays is cited as a known issue, not quantified. — Not reported: the 300 mm paper gives only Stark-shift coefficients (e.g. 31.3(3) MHz/V/T on the J gate), not a crosstalk error | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
g_fusion |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null. Related Omega numbers: SPAM 99.98(1)%, chip-to-chip interconnect 99.72(4)%. — Fusion Bell-state fidelity 99.22(12)% is a single-fusion measurement; no parallel or network-scale fusion figure is published | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
g_fusion |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null by construction - linear optics has no static coupling between qubits to leak. — No crosstalk figure: fusion failure is heralded and enters the loss budget, not a coherent-error budget | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
g_bos |
время 1Q-гейта | 200 ns — Yale dual-rail cavity qubit: beam-splitter single-qubit gate ~200 ns, post-selected RB error ~0.01%, erasure ~0.1% | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_bos |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null: no multi-pair simultaneous operation of ancilla-mediated bosonic gates is published. — Dual-rail CZ 0.029(6)% post-selected (0.53(2)% erasure per CZ, Pauli <0.1%) is a two-qubit measurement, not a parallel one | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_bos |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null: SPAM ~0.02% and bit-flip errors at the 1e-6 level are given, but no crosstalk term. — No crosstalk figure published for ancilla-mediated bosonic gates or for the DC-SQUID beam-splitter coupler | best | 2026-08 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y · [D] |
g_mbq |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null: nothing to measure - no braiding, no entanglement, no Bell test. — No two-qubit Majorana operation exists, in parallel or otherwise; only single-wire parity readout has been demonstrated | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
g_mbq |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null by construction. — No measurement-based Majorana gate has been demonstrated, so no crosstalk figure can exist | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.03884v1 · [D] |
g_anneal |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null by construction: performance is quoted as anneal time and solution quality. — Annealing evolution is not a gate; no two-qubit error rate is defined or published for D-Wave hardware | typical | 2025-05 | https://www.dwavequantum.com/media/x3blg5bk/14-1074a-a_fast_anneals_and_coherent_quantum_annealing.pdf · [C] |
g_anneal |
перекрёстные помехи | 0.0121 — D-Wave ICE: delta-J std ~0.0095-0.0155 and delta-h std ~0.010-0.026 through the anneal; background susceptibility chi -0.04 to -0.015 | typical | 2026-09 | https://docs.dwavequantum.com/en/latest/quantum_research/errors.html · [C] |
cx_nn |
степень связности | 3.63 — IBM Nighthawk: '120 qubits linked together with 218 next-generation tunable couplers' in a square lattice -> mean degree 2x218/120 = 3.63 | typical | 2025-11 | https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance · [C] |
cx_nn |
транспорт за раунд | 0 — Zero by construction: a static coupler lattice moves no qubits; the whole 1.1 us Willow / 921 ns Sycamore cycle is gates, measure, reset | typical | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
cx_lr |
степень связности | 6 — Design target, not a measured device: gross-code layouts need 'a degree-6 graph that consists of two edge-disjoint planar subgraphs' | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
cx_lr |
транспорт за раунд | 0 — Zero: c-couplers and mm-scale resonator links are static wiring, not transport; the gross-code cycle is 7 CNOT layers with no move step | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
cx_qccd |
степень связности | 97 — Helios: 98-qubit ion processor with 'all-to-all connectivity enabled by a rotatable ion storage ring' joining two operation regions | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
cx_qccd |
транспорт за раунд | 55 ms — Helios: 'an average of 55 ms per layer' for a full-width depth-1 layer (transport + ground-state cooling + gates); 2Q gate itself is ~70 us | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465v1 · [D] |
cx_qccd |
транспорт за слой гейтов | 1.13 ms — H1 QCCD primitives: interzone shift 283 us, intrazone shift 58 us, split/combine 128 us, swap 200 us; sideband cooling 850 us and 650 us | typical | 2020-03 | https://arxiv.org/pdf/2003.01293 · [D] |
cx_qccd |
транспорт за слой гейтов | 33 ms — Full-width upper bound: transport is '60% on average' of H2 circuit time; on Helios's 55 ms 98-qubit layer that is ~33 ms of transport | best | 2023-05 | https://arxiv.org/pdf/2305.03828 · [D] |
cx_bus |
степень связности | 29 — IonQ Forte: 'single-chain 30-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all operations', benchmarked over all 30-choose-2 = 435 pairs | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 · [D] |
cx_bus |
транспорт за раунд | не опубликовано — Honest null. Ion transport time belongs to cx_qccd (55 ms per full-width Helios layer). — Not applicable: a single motional-bus chain performs no transport between zones; all 435 Forte pairs are addressed in place | typical | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.05071 · [D] |
cx_aod |
степень связности | 447 — 448-atom zoned processor: 'atoms are rearranged with the AOD traps to enable arbitrary connectivity': all-to-all, degree N-1 | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 · [D] |
cx_aod |
транспорт за раунд | 1.6 ms — Caltech 6,100-atom array: 'atoms transported by 610 um in 1.6 ms' with ~99.95% fidelity; 270 um moves take 0.35-1 ms at 99.85-99.94% | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
cx_aod |
транспорт за слой гейтов | 200 µs — Harvard/QuEra logical processor: 'characteristic free-space movement time between gates is roughly 200 us'; SLM-AOD transfer adds 150-300 us | typical | 2023-12 | https://arxiv.org/pdf/2312.03982 · [D] |
cx_shuttle |
степень связности | 4 — Ge/Si array: one mobile shuttled ancilla reaches the 4 data qubits of a weight-four parity check; no mean coupler degree is published | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_shuttle |
транспорт за раунд | 4.84 µs — Ge/Si spin array: 'the shortest weight-four parity-check circuit has a duration of 4.84 us'; 1.2 um round-trip shuttle path at 1.8 m/s | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_shuttle |
транспорт за слой гейтов | 670 ns — Ge/Si spin bus: '1.2-um round-trip shuttling path' at 'a speed of 1.8 m s-1' = ~670 ns per round trip; a DCZ 'uses two rounds of shuttling' | best | 2026-07 | https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 · [D] |
cx_switch |
степень связности | не опубликовано — Honest null. The meaningful cost is loss per switch: 100 mdB in-line (BTO), 0.19 dB/MZI at system scale. — Undefined for a switch fabric: connectivity is reprogrammed each clock cycle, and no mean degree is published for Omega or Aurora | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
cx_switch |
транспорт за раунд | не опубликовано — Honest null. Feed-forward latency (1 us single-clock-cycle on Aurora) is recorded on the control layer. — No transport and no syndrome round: photons propagate at c through the switch network and are consumed by fusion, not idled between rounds | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
cx_crossbar |
степень связности | 3 — Ge crossbar: 'two-dimensional 16-quantum-dot system' on a 4x4 grid with 23 gates; 24 nearest-neighbour bonds / 16 dots gives mean degree 3.0 | best | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 · [D] |
cx_crossbar |
транспорт за раунд | не опубликовано — Honest null: without coherent operation there is no round to time. — No syndrome round: the crossbar showed charge control only (tunnel coupling 3-20 GHz), no coherent qubit operation and no shuttling schedule | best | 2024-01 | https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 · [D] |
ct_rt |
задержка feed-forward | 63 µs — Google Willow d=5: 'average decoder latency of 63 us ... with a cycle time of 1.1 us'; Fig. 4c gives 63 +/- 17 us | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/pdf/2408.13687v1 · [D] |
ct_rt |
задержка feed-forward | 9.6 µs — Rigetti Ankaa-2 + FPGA decoder: '9.6 us' total response over 9 rounds = 6.5 us decoding + 3.1 us communication and control | best | 2024-10 | https://arxiv.org/html/2410.05202v1 · [D] |
ct_rt |
линий управления на кубит | 4 — Bluefors KIDE: 'over 4 000 RF lines' and 'supports more than 1000 qubits', i.e. ~4 RF lines per qubit at rated capacity | typical | 2026-09 | https://bluefors.com/products/kide/ · [C] |
ct_rt |
интервал перекалибровки | 4.32e+04 s — VTT/IQM superconducting QPUs are calibrated 'twice a day at 00:45 UTC and 14:15 UTC' (frequency, amplitude, readout, CZ, RB) | typical | 2026-09 | https://qx.vtt.fi/docs/calibration.html · [C] |
ct_cryocmos |
задержка feed-forward | не опубликовано — Honest null: a custom instruction set is described, but no measurement-to-gate latency. — No feed-forward latency stated: HRL's d=5 repetition code ran from the on-chip sequencer without room-temperature real-time electronics | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_cryocmos |
линий управления на кубит | 8.7 — HRL 4 K cryo-CMOS: '156 output channels, 366 DACs' driving '54 exchange-coupled quantum dots, configurable to host up to 18 EO qubits' | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_cryocmos |
интервал перекалибровки | не опубликовано — Honest null. — No recalibration interval or drift figure is given for the 4 K controller | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/pdf/2604.16216 · [D] |
ct_sfq |
линий управления на кубит | не опубликовано — Honest null: the demux factor is asserted qualitatively; the quantitative claim is 1Q >99%, up to 99.9%. — SEEQC mK SFQ uses 'digital demultiplexing to distribute control pulses to several qubits, thus breaking the linear scaling' | typical | 2026-03 | https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 · [D] |
ct_fluxdac |
линий управления на кубит | 0.109 — D-Wave 512 q: '512 single-, 3520 two- and 512 three-stage flux-DACs are controlled with an XYZ addressing scheme requiring 56 wires' | typical | 2014-01 | https://arxiv.org/abs/1401.5504 · [D] |
ct_laser |
задержка feed-forward | 5 µs — 87Rb cavity MCM: 'a 5 us wait time after each 40 us detection window is used to process measurement information' | best | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ct_laser |
линий управления на кубит | не опубликовано — Honest null: channels scale with AOD tones (rows+columns), not atom number; no per-atom figure published. — Global optics: 'a global Raman path illuminating the entire array is used for global rotations'; traps come from one SLM plus crossed AODs | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ct_laser |
интервал перекалибровки | не опубликовано — Honest null: a cycle rate, not a cadence. — No recalibration interval published; the paper only notes 'Rabi calibrations with a 4-ms cycle time' | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ct_pic_trap |
линий управления на кубит | 1 — Pasqal on-chip tweezers: 'four optical traps through a single photonic chip ... to hold four individual rubidium atoms', ~27.5 s lifetimes | best | 2026-08 | https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-brings-qubit-control-on-chip/ · [C] |
ct_ionlaser |
интервал перекалибровки | 5 s — Quantinuum Helios: 'magnetic field calibrations (every ~5 s)'; field drift ~200 uG over 24 h | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ct_ionlaser |
задержка feed-forward | не опубликовано — Honest null; timing is dominated by ~70 us 2Q gates and ~300 us post-transport cooling. — No measurement-to-conditioned-operation latency is published for H2/Helios mid-circuit conditional operations | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ct_ionmw |
линий управления на кубит | 0.2 — WISE: 'operate a fully connected 1000-qubit trapped ion quantum computer using ~200 signal sources' (integrated switching) | theory | 2023-05 | https://arxiv.org/abs/2305.12773 · [S] |
ct_base |
линий управления на кубит | 0.18 — Si quantum-dot crossbar: 'combined control reduces the total number of gate lines to N_wires ~ 4*sqrt(2N)+1' - ~180 lines for 1,000 qubits | theory | 2017-11 | https://arxiv.org/pdf/1711.03807 · [S] |
ct_base |
задержка feed-forward | не опубликовано — Honest null: that is calibration feedback, not measurement-conditioned gating. — Real-time feedback tracks the SET operating point and Larmor/Rabi frequencies, but no latency is quoted | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ct_base |
интервал перекалибровки | не опубликовано — Honest null; the qualitative statement is itself the state of the art for spin qubits. — 'The consistent calibration of qubits at the level demonstrated here remains an intensive manual process' - no interval given | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_disp |
время сброса/инициализации | 160 ns — Google surface code: 'Cycle duration is 921 ns, including 500 ns measurement and 160 ns reset' (measure-qubit multi-level reset) | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/pdf/2207.06431 · [D] |
ro_disp |
время сброса/инициализации | 25 ns — IBM Nighthawk r2: activating the reset coupler pulls effective T1 from ~200 us median 'down to roughly 25 nanoseconds' | best | 2026-08 | https://www.ibm.com/quantum/blog/nighthawk-r2 · [C] |
ro_disp |
ошибка сброса | 0.002 — Unconditional all-microwave reset via | f0>- | g1> transfer to the resonator: <500 ns, 0.2% residual excitation | best |
ro_disp |
ошибка SPAM | 0.0077 — Willow 105-q QEC chip: measurement error 0.77% +/- 0.21% (repetitive, measure qubits); RCS chip 0.67% +/- 0.51% (terminal) | typical | 2024-12 | https://quantumai.google/static/site-assets/downloads/willow-spec-sheet.pdf · [C] |
ro_disp |
ошибка SPAM | 0.0006 — IQM, 240 ns readout pulse with | f>-shelving + TWPA: simultaneous assignment fidelity 'above 99.94%' for both qubits | best | 2025-08 |
ro_disp |
QND-верность / выживание | 0.993 — IQM: 'QNDness 99.3% for both qubits', measured without the shelving gate | best | 2025-08 | https://arxiv.org/html/2508.16437v1 · [D] |
ro_fluor |
время сброса/инициализации | 20 µs — 137Ba+: 'Population initialization is performed by turning on pi-polarized 493 nm light ... for 20 us' (optical pumping) | best | 2024-09 | https://arxiv.org/html/2409.05805 · [D] |
ro_fluor |
ошибка сброса | не опубликовано — Honest null: Helios reports SPAM 4.8(6)e-4 as one number, not split into prep and measure. — No separate initialisation/reset error is published for H2 or Helios; both quote a combined SPAM figure only | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_fluor |
ошибка SPAM | 0.00048 — Quantinuum Helios: 'average infidelities of ... 4.8(6) x 10-4 for state preparation and measurement' | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_fluor |
ошибка SPAM | 5e-06 — 137Ba+ heralded SPAM: 7(4)e-6 optical qubit, 5(4)e-6 metastable, 8(4)e-6 ground-level; 400 us camera exposure | best | 2024-09 | https://arxiv.org/html/2409.05805 · [D] |
ro_fluor |
QND-верность / выживание | не опубликовано — Detection is QND for the surviving ion by construction; only leakage/crosstalk are quantified. — No QND fidelity or measurement-survival number is quoted for H2/Helios ion readout | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/pdf/2511.05465 · [D] |
ro_img |
время сброса/инициализации | 90 ms — Atom Computing: atom reload cycle '~90 ms, which includes the software processing time and a sequence buffer time of ~20 ms' | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.04079v1 · [D] |
ro_img |
время сброса/инициализации | 80 ms — Continuous 3,000-atom system: an array segment is ejected and refilled 'every ~80 ms'; 300,000 atoms/s trapped, 30,000 qubits/s initialised | best | 2025-06 | https://www.arxiv.org/pdf/2506.20660 · [D] |
ro_img |
ошибка сброса | 0.0095 — Atom Computing: mid-circuit-measurement reset loss 9.5(4.6)e-3 per MCM cycle; initial load loss 6.8(6.8)e-3 | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.04079v1 · [D] |
ro_img |
ошибка SPAM | 0.0046 — Harvard/QuEra 448-atom: '0.46(4)% bit-flip error and 0.24(2)% loss' per non-destructive spin-to-position readout | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ro_img |
QND-верность / выживание | 0.998 — Harvard/QuEra 448-atom: non-destructive readout with 0.24(2)% atom loss, i.e. 99.76% survival per mid-circuit image | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
ro_s2c |
время сброса/инициализации | 1 µs — Si spins: 'heralded initialization protocol ... repeated the initialization if unsuccessful', with a t_ramp = 1 us ramp at V_J = 1.12 V | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
ошибка сброса | не опубликовано — Heralding discards failed initialisations, so a bare init error is not defined for this protocol. — Initialisation error is not reported separately from the 99.9% SPAM figure | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
ошибка SPAM | 0.001 — Si spins, Pauli spin blockade + d.c. single-island SET: 'SPAM fidelities reach up to 99.9%' at t_int = 100 us; best device 99.95(8)% | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_s2c |
QND-верность / выживание | не опубликовано — Spin-to-charge conversion destroys the spin state on a singlet outcome, so QND is not claimed. — No QND or repeated-readout fidelity is reported for the PSB/SET spin readout | typical | 2025-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [D] |
ro_spd |
время сброса/инициализации | 20.3 ns — SNSPD dead time, not a qubit reset: 'recovery time tau_rec,exp is suppressed from 20.3 ns at Ih = 0 uA to 7.1 ns'; 120 Mcps | typical | 2025-08 | https://arxiv.org/abs/2508.11832 · [D] |
ro_spd |
ошибка сброса | не опубликовано — Honest null. — Not defined for a photon detector; the analogue is latching/afterpulsing, unquantified in the Omega paper | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_spd |
ошибка SPAM | 0.066 — PsiQuantum Omega 300 mm: SNSPD 'median on-chip efficiency of 93.4% and average value of 88.9% +/- 3.5%'; PNRDs 98.9% median | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_spd |
QND-верность / выживание | не опубликовано — Honest null; a photon-number-resolving TES is equally destructive. — QND survival is undefined: SNSPD/TES detection absorbs the photon (the node's own coordinate marks it destructive) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
ro_qcap |
время сброса/инициализации | не опубликовано — Honest null: the paper demonstrates parity measurement only, with no state-preparation protocol. — No initialisation or reset procedure is described for the tetron parity readout | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
ошибка сброса | не опубликовано — Honest null. — No reset error published, because no reset is demonstrated | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
ошибка SPAM | 0.01 — Microsoft tetron: 'a parity measurement with an assignment error probability of 1%'; SNR 1 in 3.6 us | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_qcap |
QND-верность / выживание | не опубликовано — The 2 ms poisoning time bounds repeated parity checks, but no survival fidelity is given. — QND-ness is not quantified; the paper gives parity dwell times >1 ms and tau_RTS ~ 2 ms (quasiparticle poisoning) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [D] |
ro_erasure |
время сброса/инициализации | не опубликовано — Honest null: passive resonator reset, no measured value published. — Transmon dual-rail check: 'The SRO intrinsically resets on a timescale set by its linewidth kappa (tens to hundreds of ns)' | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
ошибка сброса | не опубликовано — Honest null. — No reset error quoted; the budget is given as separation, dephasing and residual error per check | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
ошибка SPAM | 0.008 — Transmon dual-rail erasure check: 384 ns pulse, separation error eps_sep = 0.8% at SNR 11.6(5); FP/FN limited by the same 0.8% | typical | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
ro_erasure |
QND-верность / выживание | 1 — Symmetric readout resonator: induced dephasing 8(3)e-5 per erasure check; total residual error 6.0(2)e-4 per check | best | 2026-04 | https://arxiv.org/html/2604.16292v1 · [D] |
code_surface |
слоёв 2Q за раунд синдрома | 4 — Rotated surface code: 'a cycle depth of only four layers of CNOT or CZ gates'; Google runs this ZXXZ variant at 1.1 us/cycle | typical | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
code_surface |
слоёв 1Q за раунд | 2 — Standard round: Hadamards on the measure qubit 'at the start and end of each round', bracketing the 4 CZ layers | theory | 2023-02 | https://arxiv.org/abs/2302.02192 · [G] |
code_surface |
скорость кода k/n | 0.0204 — Willow d=7 patch [[49,1,7]]: '49 data qubits, 48 measure qubits, and 4 additional leakage removal qubits'; k/n = 1/49 | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 · [D] |
code_surface |
доля принятых | не опубликовано — Honest null: surface-code memory is decoded unconditionally; post-selection appears only in injection. — No acceptance fraction: Google's d=3/5/7 memory results (2.14x per distance step) are unconditional, with no post-selection | typical | 2024-08 | https://arxiv.org/abs/2408.13687 · [D] |
code_color |
слоёв 2Q за раунд синдрома | 8 — Superdense colour-code round = 'a reset step, 8 CNOT steps, and a measurement step' (midout circuit: 6 CNOT steps) | typical | 2025-10 | https://arxiv.org/html/2510.00370 · [D] |
code_color |
слоёв 1Q за раунд | не опубликовано — Honest null: only the total round duration (~1.3 us after decomposition) is given. — Not published: Google decomposes the superdense CNOTs into CZ + Hadamards but states no single-qubit layer count per round | typical | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_color |
скорость кода k/n | 0.0526 — Google d=5 triangular colour code [[19,1,5]]: '19 data qubits and 18 auxiliary qubits'; total 3d^2/2 - 1/2 = 37 qubits | typical | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_color |
доля принятых | 0.75 — Google colour-code magic-state injection: 'fidelities exceeding 99% with post-selection (retaining about 75% of the data)' | best | 2024-12 | https://arxiv.org/abs/2412.14256 · [D] |
code_qldpc |
слоёв 2Q за раунд синдрома | 7 — Gross code: 'The full syndrome measurement cycle ... requires n ancillary qubits and a depth-7 circuit ... of nearest-neighbor CNOT gates' | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_qldpc |
слоёв 1Q за раунд | не опубликовано — Honest null. X-check ancillas need basis-change layers, but the paper does not count them. — Not stated: the depth-7 gross-code cycle is specified only as CNOT layers plus ancilla prep/measure; no 1Q layer count is given | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_qldpc |
скорость кода k/n | 0.0833 — [[144,12,12]] gross code: 12 logical in 144 data qubits, k/n = 1/12; net rate 1/24 with the 144 ancillas ('288 physical in total') | theory | 2023-08 | https://arxiv.org/abs/2308.07915 · [S] |
code_highrate |
скорость кода k/n | 0.6 — Helios two-level concatenated Iceberg [[80,48,4]] (I8 o I6): 48 logical qubits in 80 physical ions; k/n = 0.6 | best | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [D] |
code_highrate |
скорость кода k/n | 0.375 — Tesseract colour code [[16,6,4]]: 6 logical in 16 physical; Quantinuum runs the subsystem variant with 4 logical, i.e. 0.25 | typical | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_highrate |
доля принятых | 0.5 — Helios [[80,48,4]] QEC cycle: leakage acceptance 0.775, pre-acceptance 0.654(8), post-acceptance 0.987(2) -> ~0.50 combined | typical | 2026-02 | https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [D] |
code_highrate |
доля принятых | 0.5 — Quantinuum tesseract: acceptance 90(1)% (path-4), 71-75% (cube-8), 73-75% (cat-12), 82% (5 rounds/4 q), 50(2)% (5 rounds/8 q) | best | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_highrate |
слоёв 2Q за раунд синдрома | не опубликовано — Honest null: the paper counts CNOTs per stabiliser pair, not two-qubit layers per round. — Not given as layers: tesseract EC measures X^4 and Z^4 'across four rows, then down four columns', with 8 CNOTs per paired measurement | typical | 2024-09 | https://arxiv.org/abs/2409.04628 · [D] |
code_erasure |
скорость кода k/n | 0.5 — Erasure demo runs the [[4,2,2]] code: 2 logical in 4 atoms, k/n = 0.5; erasure conversion does not change the host code's rate | best | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_erasure |
слоёв 2Q за раунд синдрома | не опубликовано — Honest null: the cost of erasure conversion is measurement time, not extra two-qubit layers. — No separate count: erasure codes reuse the host round (4 CZ layers for the surface code); erasure checks are extra mid-circuit readouts | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_erasure |
доля принятых | не опубликовано — Honest null. ~31% of the entangling-gate error and ~half the idle loss are flagged as erasures. — No stated acceptance: the [[4,2,2]] paper shows it only in Fig. 3d; unconditional gain 1.9(4)x, post-selected hold 3.6(1)x slower decay | best | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.13724 · [D] |
code_bosonic |
слоёв 2Q за раунд синдрома | 2 — Ocelot repetition-cat round: 'two CX gates between Ai and its adjacent data qubits Si and Si+1' per ancilla; cycle 2.8 us | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
слоёв 1Q за раунд | не опубликовано — Honest null: cat-qubit phase-flip correction needs no basis-change layers on the data modes. — Not stated: the Ocelot cycle is described as ancilla initialisation, two CX gates, measurement and reset, with no single-qubit layer count | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
скорость кода k/n | 0.2 — Ocelot d=5 repetition-cat: 5 cat data modes + 4 transmon ancillas, k/n = 1/5; protects phase flips only (bit flips suppressed by the cat) | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_bosonic |
доля принятых | не опубликовано — Honest null: unlike the ion/atom detection codes, the repetition-cat result is unconditional. — No acceptance fraction: Ocelot's 1.65(3)% per-cycle logical error is raw, with no post-selection applied | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [D] |
code_fusion |
слоёв 2Q за раунд синдрома | не опубликовано — Honest null by construction; the cost metric is photons and fusions per logical cell, not gate layers. — No syndrome round exists in FBQC: destructive fusion measurements on small resource states replace the repeated stabiliser circuit | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [S] |
code_fusion |
скорость кода k/n | не опубликовано — Honest null. The 17.4% threshold variant uses a {7,4}-encoded resource state of ~168 photons. — No k/n for the headline instance: the 2.7%-loss-threshold construction is a boosted 6-ring resource state, not an [[n,k,d]] block code | theory | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [S] |
code_aft |
слоёв 2Q за раунд синдрома | 1 — Transversal round: one depth-1 layer of physical CNOTs between blocks; then 'only a constant number of extraction rounds' is needed, vs O(d) | theory | 2024-06 | https://arxiv.org/abs/2406.17653 · [G] |
code_aft |
доля принятых | 0.5 — Harvard/QuEra 448-atom transversal results are post-selected: 'an acceptance fraction of 50% is used'; deep circuits vary the fraction | typical | 2025-06 | https://arxiv.org/abs/2506.20661 · [D] |
code_magic |
доля принятых | 0.08 — Google cultivation on Willow: 'reduces the error by a factor of 40, with a state fidelity of 0.9999(1) (retaining 8% of attempts)' | best | 2025-12 | https://arxiv.org/abs/2512.13908 · [D] |
code_magic |
кубит·раундов на магическое состояние | 14600 — Litinski (15-to-1)_{7,3,3} at p=1e-4: 810 qubits x 18.1 code cycles = 14,600 qubit-cycles per T state (p_out 4.4e-8); 20,700 for 9.3e-10 | theory | 2019-05 | https://arxiv.org/abs/1905.06903 · [S] |
code_magic |
магических состояний за раунд на фабрику | 0.0552 — Litinski single-level 15-to-1 factory: one T state per 18.1 code cycles; two-level (20-to-4)x(15-to-1): 90.3 cycles, 16,400 qubits | theory | 2019-05 | https://arxiv.org/abs/1905.06903 · [S] |
dec_mwpm |
задержка декодирования за раунд | 1 µs — PyMatching v2 / sparse blossom: 'less than one microsecond per round of syndrome extraction on a single core', d=17, p=0.1% | typical | 2023-03 | https://arxiv.org/abs/2303.15933 · [D] |
dec_mwpm |
задержка декодирования за раунд | 800 ns — Micro Blossom FPGA: 'average decoding latency of 0.8 us at a moderate clock frequency of 62 MHz', d=13, p=0.1% | best | 2025-02 | https://arxiv.org/abs/2502.14787 · [D] |
dec_nn |
задержка декодирования за раунд | 124 ns — FPGA neural decoder: '124 ns for NN decoding' with a 'deterministic closed-loop latency of 550 ns' inside a 1.25 us QEC cycle, d=3 | best | 2026-05 | https://arxiv.org/abs/2605.04892 · [D] |
dec_relaybp |
задержка декодирования за раунд | 1 µs — Relay-BP FPGA on [[144,12,12]]: 'belief propagation iteration time of 24ns', 'average per cycle decoding time under 1 us' at p<3e-3 | typical | 2025-10 | https://arxiv.org/abs/2510.21600 · [D] |
dec_fpga |
задержка декодирования за раунд | 1 µs — Riverlane LCD: 'We decode in under 1 us per round ... up to at least distance d = 17' on a Virtex UltraScale+ VU19P at 285 MHz | typical | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x · [D] |
dec_fpga |
задержка декодирования за раунд | 590 ns — Collision clustering on Rigetti Ankaa-2 (QPU data): '0.44 us when decoding 5 rounds to 0.79 us when decoding 25 rounds' | best | 2024-10 | https://arxiv.org/html/2410.05202v1 · [D] |
dec_gpu |
задержка декодирования за раунд | 67 µs — Quantinuum Helios + GH200 over NVQLink: BP+OSD 'ran with a 67 microsecond median decoding time'; link round trip 3.84 us mean | typical | 2025-10 | https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ · [C] |
dec_corr |
задержка декодирования за раунд | 1 µs — Harvard/QuEra 448-atom loss-aware maximum-likelihood decoding: 'fast (about 1 us per shot, batched on a GPU)' | typical | 2025-11 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [D] |
dec_rl |
задержка декодирования за раунд | не опубликовано — Honest null. Reports 7.72(9)e-4 logical error/cycle (surface code) and 3.5-fold stability against drift. — No decode latency or inference time is reported: the RL agent steers control parameters, it is not a per-round decoder | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/abs/2511.08493 · [D] |
dec_cryo |
задержка декодирования за раунд | 20 ns — NISQ+ approximate SFQ decoder: latency a 'maximum of ~20 nanoseconds on the largest code distances studied' | theory | 2020-04 | https://arxiv.org/abs/2004.04794 · [S] |
fab_cmos |
выход годных | 0.96 — Intel 300 mm Si/SiGe wafer statistics: 'Full 12QD device yield: 96%', quantum-dot yield 99.8%, ohmic and gate yield 100% | typical | 2024-04 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6 · [D] |
fab_cmos |
разброс параметров | 0.059 — 300 mm Si/SiGe: matched-pair gate threshold-voltage sigma = 59 mV; 1e-voltage random variation 61 mV (30 nm) and 63 mV (50 nm SiGe barrier) | typical | 2024-04 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6 · [D] |
fab_sc |
выход годных | 0.983 — imec 300 mm transmons: 'Out of 400 qubits, 393 (yield 98.25%) ... were functional and fully characterized' (varied designs and sizes) | typical | 2024-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 · [D] |
fab_sc |
разброс параметров | 0.059 — imec 300 mm: 'RSD of the measured qubit frequencies ... ranged between 5% and 7%'; junction normal-resistance RSD 4.47% at single-die level | typical | 2024-09 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 · [D] |
fab_3d |
выход годных | не опубликовано — Honest null: no cavity-per-batch pass fraction exists anywhere in the 3D-cavity literature. — No yield published: the Al 3D cavity result (Q > 0.5e9, 10 ms single-photon lifetime) is a single machined device, not a batch | best | 2013-02 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 · [D] |
fab_3d |
разброс параметров | не опубликовано — Honest null. Serial machining means each cavity is characterised alone, not as a population. — No cavity-to-cavity spread is reported for machined 3D superconducting cavities; only individual best-device Q values are published | best | 2013-02 | https://arxiv.org/abs/1302.4408 · [D] |
fab_trap |
выход годных | не опубликовано — Honest null: no ion-trap foundry (Sandia, Infineon, SkyWater/IonQ, Oxford Ionics) publishes a die or electrode yield. — No trap-chip yield published: Helios gives 1,228 electrodes and 273 independent signals but no fraction of chips or electrodes in spec | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 · [D] |
fab_trap |
разброс параметров | не опубликовано — Honest null. Zone-to-zone variation is folded into the 7.9(2)e-4 2QRB average over all operational zones. — No electrode or trap-parameter spread published for microfabricated surface traps; Helios quotes only aggregate gate and memory performance | typical | 2025-11 | https://arxiv.org/html/2511.05465 · [D] |
fab_pic |
выход годных | не опубликовано — Honest null: 'screened' implies a selection step whose pass fraction is the missing number. — No wafer-level yield: Omega gives 'Testing of screened SNSPDs yielded a median on-chip efficiency of 93.4%', not the screening pass rate | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
fab_pic |
разброс параметров | 0.039 — Omega 300 mm: SNSPD efficiency 88.9% +/- 3.5% mean (93.4% median) = 3.9% relative sigma; BTO 3-sigma thickness uniformity < 3% wafer-wide | typical | 2025-02 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [D] |
fab_optics |
выход годных | 0.512 — Caltech 6,100-atom array: '51.2% of the array on average' filled across 11,998 tweezer sites, with 'a relative standard deviation of 1.13%' | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
fab_optics |
разброс параметров | 0.114 — Caltech tweezer array: 'average trap depth of kB x 0.18(2) mK, with a standard deviation of 11.4% across all sites' | typical | 2024-03 | https://arxiv.org/abs/2403.12021 · [D] |
fab_mbe |
выход годных | не опубликовано — Honest null: neither the number measured nor the pass fraction is given, and no group has replicated the InAs-Pb stack. — No device yield: Microsoft says only that 'several devices, fabricated according to the design's engineering specifications, have passed' | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/abs/2207.02472 · [D] |
fab_mbe |
разброс параметров | не опубликовано — Honest null. Growth is in-house and unreplicated, so no cross-lab distribution exists either. — No wafer-level parameter spread published for the InAs-Al/InAs-Pb heterostructures; only per-device topological gaps of 20-60 ueV are quoted | typical | 2022-07 | https://arxiv.org/abs/2207.02472 · [D] |
fab_stm |
выход годных | не опубликовано — Honest null: STM hydrogen lithography is serial and bespoke, so a per-wafer yield is not defined. — No placement yield: the 11-qubit donor register gives engineered geometry but not the fraction of sites with the intended donor count | best | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
fab_stm |
разброс параметров | 0.077 — SQC donor register: inter-register spacing 'atomically engineered' to 13(1) nm, i.e. ~8% placement spread; 1Q fidelities span 99.10-99.99% | best | 2025-12 | https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w · [D] |
fab_diamond |
выход годных | не опубликовано — Honest null: 327 is the number characterised at room temperature, not the number meeting the C > 1 spec. — No pass fraction: 'Across two samples ... measuring resonances for 327 cavities'; only the 2 devices analysed in detail show C > 1 | typical | 2026-06 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/z514-v4n6 · [D] |
fab_diamond |
разброс параметров | 0.36 — SnV photonic-crystal cavities: average Q across all 327 devices 1.1(4)e4 -> ~36% relative spread; the best devices reach 25.4(4)e3 | typical | 2026-06 | https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/z514-v4n6 · [D] |
g_cv |
время 1Q-гейта | 1 µs — Xanadu Aurora: 1 MHz clock with 12 physical qubit modes per cycle - 1 us per Gaussian-gate cycle; 7.2e9 temporal modes | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_cv |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null. Fault tolerance needs a 20-30x (in dB) improvement in per-component insertion loss. — No error-per-gate is defined for CV two-mode operations; Aurora is characterised by loss (>95% on heralded paths) and squeezing | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_cv |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null by construction. — No crosstalk figure: mode mixing in a CV interferometer is the programmed operation, not an error channel | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
g_mwspin |
время 1Q-гейта | не опубликовано — Null to avoid duplication; no NV microwave pi-pulse duration in ns is stated in the opened sources. — 1Q durations are recorded on the carriers instead: qd_spin ~400 ns EDSR, defect 419-2,371 us nuclear gates | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
g_mwspin |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null [P]. The release does cite a primary paper: Phys. Rev. Applied, 21 Mar 2025 - node attrs say none exists. — The '<0.1%' NV GST figure is a press release with no primary paper; no parallel or simultaneous measurement exists | typical | 2025-03 | https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ · [P] |
g_mwspin |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null: Delft reports gate fidelities and coherence, not simultaneous-minus-isolated error. — No crosstalk figure for NV or spin microwave gates in any primary source opened | typical | 2019-05 | https://arxiv.org/pdf/1905.02094 · [D] |
g_catcnot |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null: this is the single missing experiment behind every cat-qubit resource estimate. — No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists - only a July-2026 theory proposal - so no parallel error can be quoted | theory | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [S] |
g_catcnot |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null by construction. — No experimental bias-preserving cat-cat CNOT exists, so no crosstalk figure can exist | theory | 2026-07 | https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [S] |
src_resource |
ошибка 2Q при параллельной работе всей ширины | не опубликовано — Honest null by construction: the relevant metric is state rate and size, not gate error. — 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 | typical | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 · [D] |
src_resource |
перекрёстные помехи | не опубликовано — Honest null by construction. — No crosstalk metric is defined for photonic resource-state generation from a single emitter | typical | 2024-05 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5 · [D] |
ct_eo |
задержка feed-forward | 1 µs — Xanadu Aurora: 'real-time single-clock-cycle feedforward' at a 1 MHz clock, so the detect-to-modulator loop closes within 1 us | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
ct_eo |
линий управления на кубит | не опубликовано — Honest null: 3 detectors per mode is a detector ratio, not a control line per qubit. — Aurora: '36 photon-number-resolving detectors' and '12 physical qubit modes at each clock cycle'; modulator count per mode is not given | typical | 2025-01 | https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [D] |
ro_imgfast |
время сброса/инициализации | не опубликовано — Honest null; reload for atom arrays is 30-90 ms (see ro_img). — The 17.6 us fast-imaging demonstration reports no atom reload, reset or replenishment time | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
ro_imgfast |
ошибка SPAM | 0.009 — Cavity MCM, 87Rb: 40 us windows (9.5 us mean bright detection); infidelity 0.9(+0.4/-0.3)% bright, 0.2(+0.4/-0.2)% dark | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ro_imgfast |
ошибка SPAM | 0.0011 — Kyoto fast imaging of neutral 174Yb: 17.6 us exposure (1000 pulses), discrimination fidelity 99.89(5)% | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
ro_imgfast |
QND-верность / выживание | 0.92 — Cavity MCM, 87Rb: adaptive gating 'decreases the atom loss rate from 95% to an average of 8%'; 45 us measure-and-feedforward cycle | typical | 2026-06 | https://arxiv.org/html/2606.24869 · [D] |
ro_imgfast |
QND-верность / выживание | 0.988 — Kyoto fast 174Yb imaging: survival probability 98.80(44)% after the 17.6 us image | best | 2026-05 | https://arxiv.org/html/2605.24175 · [D] |
BRTechnology briefs
Every technology on the map has a brief, and the depth of each one follows the technology's centrality in the graph — how many platform families and paths depend on it and how recently it reached hardware — so a node a dozen paths run through gets about 2,000 words and a single-platform node about 800. Centrality is a statement about the graph, not a verdict on the technology; it is shown in each brief's header and in the index below.
Every brief carries the same section skeleton — identity and lineage, physics and limits, engineering state of the art, manufacturing and supply chain, role in the stack, actors and economics, outlook and open questions, sources, and open verification items — so any two briefs can be read against each other. The Actors & economics section is verified against dated primary sources. Evidence tags mark the standing of every claim: D measured or peer-reviewed, C company claim, R roadmap or target, S simulation or estimate, G established or general fact (where the chip is a link it opens the dated primary source), P preprint or trade press.
| layer | id | technology | centrality | one line |
|---|---|---|---|---|
| 1 Carrier | ion | Trapped atomic ion | 10.9 | Single Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ ions in RF traps, entangled through shared motional modes; the highest-fidelity and slowest qubit in commercial service. |
| 1 Carrier | transmon | Transmon | 10.9 | Capacitively shunted Josephson junction (Koch 2007); the carrier behind Willow, Heron/Nighthawk and Zuchongzhi, with the fastest deterministic gate and QEC cycle of any demonstrated qubit. |
| 1 Carrier | majorana | Majorana parity (InAs–Pb tetron) | 10.7 | Fermion parity stored non-locally in a gate-defined semiconductor–superconductor wire pair; only single-wire parity readout has been measured. |
| 1 Carrier | alkali | Alkali atom (Rb/Cs) in optical tweezer | 10.6 | Hyperfine ground-state qubit in a single rubidium or caesium atom held by a far-detuned optical tweezer, moved on demand. |
| 1 Carrier | ae_atom | Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native | 9.9 | Ytterbium/strontium tweezer qubits whose metastable clock manifold makes decay and loss optically detectable, converting physical errors into heralded erasures rather than silent Pauli errors. |
| 1 Carrier | photon | Single photon (discrete variable) | 9.9 | A qubit carried by one optical quantum in path, time-bin or polarisation modes; entangling is probabilistic and the only error is loss. |
| 1 Carrier | qd_spin | Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) | 9.9 | Electron or hole spin in a lithographically gated dot; exchange gives deterministic ns-scale two-qubit gates on a CMOS die. |
| 1 Carrier | cavity | Bosonic cavity mode | 7.7 | A harmonic microwave mode of a 3D or planar superconducting resonator used as the qubit carrier; its error is structured photon loss, not generic Pauli noise. |
| 1 Carrier | fluxonium | Fluxonium | 6.7 | Josephson-junction-array-shunted superconducting qubit at 0.2–1 GHz with large anharmonicity and long T1, bought at the price of a flux-bias line per qubit. |
| 1 Carrier | fluxq | rf-SQUID flux qubit (annealer) | 6.7 | Superconducting double-well loop used as a programmable Ising spin in D-Wave's annealers; no gate set, no code. |
| 1 Carrier | squeezed | Squeezed light mode (CV) | 6.7 | A continuous-variable optical mode with one quadrature below vacuum noise; the carrier for GKP and cluster-state photonics, where integration loss, not nonlinearity, sets the ceiling. |
| 1 Carrier | defect | Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T) | 4.2 | An optically addressable point-defect spin in diamond or silicon whose electron couples coherently to a photon, making it a network node with a small nuclear register rather than a processor qubit. |
| 1 Carrier | donor | Donor spin (P in ²⁸Si) | 4.2 | Phosphorus donors placed by STM lithography in enriched silicon-28, the bound electron giving drive and readout, the ³¹P nucleus the long-lived qubit. |
| 2 Encoding | enc_dualrail | Dual-rail (erasure) encoding | 16.9 | One excitation shared between two modes; loss leaves the code space and is heralded as a located erasure, not an unknown Pauli. |
| 2 Encoding | enc_omg | Metastable ("omg") erasure encoding | 15.4 | Qubit lives in a metastable manifold so its dominant decay leaves the subspace detectably, converting Pauli errors into located erasures. |
| 2 Encoding | enc_gkp | GKP grid encoding | 12.9 | A qubit encoded in periodic grid states of one bosonic mode — microwave cavity or optical — correcting small quadrature shifts and handing the decoder an analogue syndrome. |
| 2 Encoding | enc_cat | Cat-code encoding (biased noise) | 7.4 | A two-photon-dissipation-stabilised coherent-state qubit whose bit-flips fall exponentially with photon number while phase-flips rise linearly with it. |
| 2 Encoding | enc_hf | Hyperfine / clock-state qubit | 7.2 | Two ground-state hyperfine or nuclear-spin sublevels at a field-insensitive clock point, the default qubit for every trapped-ion and neutral-atom vendor. |
| 2 Encoding | enc_spin_ld | Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding | 5.5 | One qubit per spin-1/2 — a confined electron, hole or nucleus — with no encoded subspace, giving the smallest footprint and no leakage channel. |
| 2 Encoding | enc_bare | Bare two-level subspace | 4.2 | The {|0⟩,|1⟩} subspace of a weakly anharmonic Josephson oscillator used directly as the qubit, with no bosonic, erasure or bias structure on top. |
| 2 Encoding | enc_eo | Exchange-only / singlet-triplet spin encoding | 4.2 | One logical qubit in the total-spin subspace of two or three exchange-coupled dots, driven entirely by baseband voltage pulses, with leakage as the price of removing microwave control. |
| 2 Encoding | enc_parity | Fermion-parity encoding (tetron) | 4.2 | One logical qubit in the fermion parity of four Majorana modes on two wires; Z and X are parities of different mode pairs, both non-local. |
| 2 Encoding | enc_timebin | Time-bin / path photonic encoding | 1 | Photonic dual-rail qubit in arrival-time bins or waveguide path; loss is the error and it is heralded rather than stochastic. |
| 3 Gate mechanism | g_ryd | Rydberg-blockade CZ | 13.9 | Global laser pulses drive neighbouring tweezer-trapped atoms to a Rydberg state whose interaction blocks double excitation, giving a deterministic 270 ns CZ. |
| 3 Gate mechanism | g_elec | Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free) | 12.9 | Currents in a microfabricated trap chip entangle ions through microwave field gradients, with no laser and no ground-state cooling. |
| 3 Gate mechanism | g_tc | Tunable-coupler CZ / iSWAP | 10.6 | A flux-tuned coupler switches the exchange and ZZ interaction between transmons on and off, giving deterministic 25–70 ns CZ or iSWAP gates. |
| 3 Gate mechanism | g_exch | Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ) | 9.1 | Voltage-pulsed Heisenberg exchange between neighbouring or shuttled spins in gate-defined dots or donors — the only entangling mechanism that needs nothing but CMOS gate electrodes. |
| 3 Gate mechanism | g_ms | Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate | 9.1 | Bichromatic-laser spin-dependent force that entangles trapped ions through a geometric phase on a shared motional mode, leaving no population in it. |
| 3 Gate mechanism | g_bos | Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter) | 8.4 | Driven SQUID/SNAIL couplers and transmon ancillas mediate beam-splitter and entangling gates between superconducting bosonic cavity modes, for cat, GKP and dual-rail encodings. |
| 3 Gate mechanism | g_catcnot | Bias-preserving cat–cat CNOT | 8.2 | A direct entangling gate between two dissipative cat qubits that keeps the exponential bit-flip suppression intact through the interaction — theory only. |
| 3 Gate mechanism | src_resource | Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.) | 8.2 | The source-plus-fusion subsystem that must mass-produce encoded multi-photon graph states at code rate to feed fusion-based fault tolerance; nothing runs near that rate. |
| 3 Gate mechanism | g_fusion | Linear-optical fusion (heralded) | 7.7 | Probabilistic Bell-basis measurement on two photons — 50% unboosted, 75% with ancillae — whose failure heralds as erasure; the entangling primitive of fusion-based photonics. |
| 3 Gate mechanism | g_mbq | Measurement-based Majorana gate | 5.7 | Clifford gates generated by sequences of joint fermion-parity measurements instead of physical braiding; specified since 2008, never operated. |
| 3 Gate mechanism | g_anneal | Analog annealing evolution | 4.2 | Continuous-time Hamiltonian evolution (coherent quench, 3.6–27 ns) driving Ising or Rydberg spins toward a ground state; not a discrete gate. |
| 3 Gate mechanism | g_cr | Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave) | 4.2 | All-microwave entangling gate driving one fixed-frequency transmon at its neighbour's frequency through a static bus; no flux line, no tunable coupler. |
| 3 Gate mechanism | g_cv | CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops | 4.2 | Beam-splitters, squeezers and homodyne feed-forward on optical modes, with GKP grid states supplying the non-Gaussian resource fault tolerance requires. |
| 3 Gate mechanism | g_mwspin | Microwave / optical spin gates (defect centres, 1Q spins) | 1.7 | Resonant microwave rotation of a defect electron spin, hyperfine-conditional rotation of its neighbouring nuclei, and optical pulses for initialisation and readout. |
| 4 Connectivity / transport | cx_lr | Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale) | 18.4 | Waveguide- or resonator-extended tunable couplers that entangle fixed superconducting qubits millimetres apart, buying the degree-6 graphs that qLDPC codes need. |
| 4 Connectivity / transport | cx_shuttle | Spin shuttling (conveyor mode) | 14.4 | Coherent transport of a spin qubit along a gate-defined conveyor, buying distance and layout sparsity with a dephasing budget rather than with wiring. |
| 4 Connectivity / transport | cx_nn | Static nearest-neighbour lattice | 13.4 | A coupling graph fixed at mask level in which each qubit interacts only with lithographic neighbours; the default topology under every fielded superconducting and spin processor. |
| 4 Connectivity / transport | cx_qccd | Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps) | 11.6 | Moving trapped ions between zones through junctions or grid traps so a small gate-able crystal inherits all-to-all connectivity. |
| 4 Connectivity / transport | cx_aod | Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture) | 10.9 | Crossed acousto-optic deflectors move tweezers to shuttle atoms between storage, entangling and readout zones at ~99.95% per move. |
| 4 Connectivity / transport | cx_switch | Photonic switching / routing (EO, feed-forward) | 8.4 | Electro-optic and MEMS switches route photons between waveguides on a real-time heralding decision, the loss-dominated transport layer every photonic architecture shares. |
| 4 Connectivity / transport | cx_crossbar | Crossbar shared-line control (spins) | 5.7 | Row- and column-shared plunger and barrier lines address a two-dimensional dot array with line count scaling as the square root of dot count, trading wireability for addressing granularity. |
| 4 Connectivity / transport | cx_bus | Ion-chain motional bus (all-to-all in chain) | 4.2 | A shared collective motional mode entangles any pair in one trap, giving genuine all-to-all connectivity at the price of gate time growing with chain length. |
| 5 Control | ct_cryocmos | Cryo-CMOS controller (4 K / mK) | 17.6 | Commercial CMOS ASICs inside the cryostat that synthesise qubit control waveforms and bias next to the qubits, replacing room-temperature racks and their coaxial lines. |
| 5 Control | ct_sfq | SFQ digital control (millikelvin) | 14.4 | Quantised flux pulses from a niobium digital chip flip-chipped onto the qubit die drive gates at millikelvin, replacing per-qubit microwave coax. |
| 5 Control | ct_ionmw | Chip-integrated microwave control (ions) | 12.9 | Ion gate drive synthesised as electrical signals and delivered by conductors inside the trap chip instead of by laser beams. |
| 5 Control | ct_pic_trap | PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms | 11.2 | Generating, routing and collecting the light that traps, addresses and images single atoms from a photonic integrated circuit instead of free-space optics. |
| 5 Control | ct_base | Baseband electrical control (spins, Majorana) | 10.2 | DC-to-few-GHz voltage pulses on lithographic gate electrodes drive exchange, tunnelling and parity in spin and Majorana devices, with no resonant drive. |
| 5 Control | ct_fluxdac | On-chip flux-DAC multiplexing | 9.7 | SFQ on-chip flux digital-to-analog converters that hold each qubit's or coupler's DC bias at the mK stage, replacing one room-temperature wire per bias with a multiplexed on-chip network. |
| 5 Control | ct_ionlaser | Laser control with integrated photonics (ions) | 9.7 | On-chip waveguides route cooling, gate and readout light to trapped ions, replacing free-space beams with lithographically fixed optical paths. |
| 5 Control | ct_rt | Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex | 9.4 | One coherent line per drive, flux and readout port runs from room-temperature racks through attenuated coax or flex ribbon into the mixing chamber. |
| 5 Control | ct_laser | Laser + AOD/SLM optical control (atoms) | 8.4 | Free-space lasers, holographic modulators and acousto-optic deflectors generate, move, image and drive the optical-tweezer arrays that hold neutral-atom qubits. |
| 5 Control | ct_eo | Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT) | 5.2 | Room-temperature modulators driven from detector outcomes inside one optical clock cycle — the feed-forward layer every photonic architecture needs. |
| 6 Readout | ro_erasure | Mid-circuit erasure check | 20.6 | Ancilla- or fluorescence-based test of whether a qubit is still in its code space, flagging decay/leakage as a located erasure without reading the logical state. |
| 6 Readout | ro_spd | Single-photon detection (SNSPD / TES) | 13.2 | Cryogenic superconducting detectors that destroy a photon to register it; the shared readout organ of every photonic and photon-linked platform. |
| 6 Readout | ro_imgfast | Fast (≤ 20 µs) atom-array readout | 12.2 | Sub-20-microsecond fluorescence imaging of atom-array qubits, replacing millisecond exposures and moving readout out of the neutral-atom QEC cycle's critical path. |
| 6 Readout | ro_disp | Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell) | 10.4 | The qubit state is read as a dispersive shift of a coupled resonator, Purcell-filtered on chip and amplified near the quantum limit before the HEMT. |
| 6 Readout | ro_fluor | Fluorescence state detection (ions) | 9.4 | State-dependent resonance fluorescence, counted on a PMT, EMCCD, SNSPD or trap-integrated photodiode, is the default non-destructive mid-circuit readout for trapped ions. |
| 6 Readout | ro_img | Fluorescence imaging of atom arrays | 8.4 | Camera-based fluorescence detection of neutral atoms — non-destructive, mid-circuit, millisecond by default, microsecond in single-group demos. |
| 6 Readout | ro_s2c | Spin-to-charge conversion + rf reflectometry | 8.4 | Spin converted into a charge-motion event by Pauli blockade or energy-selective tunnelling, then read by an rf-matched charge sensor in microseconds without destroying the qubit. |
| 6 Readout | ro_qcap | rf quantum-capacitance parity readout | 5.7 | Dispersive gate sensing of a Majorana island's quantum capacitance by rf reflectometry, reading fermion parity without charge transfer; non-destructive and mid-circuit. |
| 7 Code | code_erasure | Erasure-adapted codes | 18.4 | Surface and block codes decoded with located-error flags; thresholds 4–10% and Λ ≈ 27 in simulation, 1.7–1.9× gains in hardware. |
| 7 Code | code_surface | Rotated surface code (+ yoked variants) | 16.6 | Weight-4 CSS stabilizer code on a square lattice; the only code with below-threshold hardware data on three platforms, and the most expensive. |
| 7 Code | code_qldpc | Bivariate-bicycle qLDPC (gross) codes | 16.1 | Sparse high-rate stabiliser codes on a degree-6 torus that cut physical-per-logical overhead roughly tenfold against the surface code. |
| 7 Code | code_highrate | High-rate concatenated codes with transversal gates | 14.9 | Many logical qubits per block (iceberg, tesseract, concatenated [[4,2,2]]), Clifford gates transversal, paid for with all-to-all connectivity and post-selection. |
| 7 Code | code_magic | Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching) | 14.9 | The subsystem that manufactures non-Clifford resource states so a code with transversal Cliffords can run universal circuits. |
| 7 Code | code_bosonic | Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | 12.9 | A discrete outer code — repetition or qLDPC — wrapped around a bosonic inner qubit whose noise is already shaped, so the outer code corrects only one residual channel. |
| 7 Code | code_color | Colour code (transversal Cliffords) | 12.4 | Triangular 2D stabilizer code whose whole Clifford group acts transversally, skipping lattice surgery, at roughly 1.9× the surface code's teraquop footprint. |
| 7 Code | code_aft | Algorithmic FT / transversal architectures | 11.4 | Replacing O(d) syndrome-extraction rounds per logical gate with a constant number, via transversal block-to-block gates plus correlated decoding. |
| 7 Code | code_fusion | Fusion-based fault tolerance | 6.7 | A fault-tolerant code assembled from destructive linear-optical fusions on pre-made photonic resource states, tolerating 2.7-17.4% photon loss in theory and never run end-to-end. |
| 8 Decoder | dec_nn | Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers) | 13.9 | Learned syndrome decoders — recurrent transformers, CNNs, LSTMs, state-space models — that beat matching by absorbing non-Pauli device noise from data. |
| 8 Decoder | dec_mwpm | MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching) | 12.7 | Graph-matching decoder turning a syndrome round into the likeliest Pauli error chain; the accuracy reference and the shipped real-time decoder for surface codes. |
| 8 Decoder | dec_gpu | GPU decoding via NVQLink | 11.7 | RoCE link putting a GPU inside the QEC feedback loop at 3.84 µs mean round trip, so decoding runs as CUDA software on GH200-class hardware instead of a fixed FPGA bitstream. |
| 8 Decoder | dec_relaybp | Relay-BP for qLDPC (FPGA) | 11.7 | Belief propagation with disordered, partly negative memory strengths, chained in relay legs, decoding bivariate-bicycle qLDPC syndromes at 24 ns per iteration on an FPGA. |
| 8 Decoder | dec_cryo | Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS) | 10.4 | Syndrome decoding or pre-decoding executed inside the cryostat — SFQ logic at millikelvin, CMOS at 4 K — instead of at room temperature. |
| 8 Decoder | dec_corr | Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss) | 7.7 | Decoders that consume atom-loss heralds as located erasures and decode across transversal gate layers instead of round-by-round. |
| 8 Decoder | dec_fpga | FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow) | 7.4 | Room-temperature FPGAs running clustering or matching decoders fast enough to clear surface-code syndromes inside the QEC cycle, ahead of GPU and cryogenic alternatives. |
| 8 Decoder | dec_rl | In-loop RL calibration / decoder steering | 6.7 | Detection events from the running code double as the reward signal for a reinforcement-learning agent that retunes control parameters during QEC, replacing scheduled recalibration. |
| 9 Interconnect | ic_transducer | Microwave–optical transducer (useful efficiency) | 14.4 | A quantum-coherent microwave-to-telecom converter good enough to entangle superconducting processors in separate refrigerators; nothing in 2026 comes close. |
| 9 Interconnect | ic_mcm | Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat) | 13.9 | Splitting a superconducting processor across several dies inside one cryostat, joined by bump-bonded chiplet links or metre-scale superconducting l-couplers. |
| 9 Interconnect | ic_cryolink | Cryogenic microwave link between refrigerators | 11.9 | Superconducting waveguide held below 50 mK along its whole length, carrying itinerant 5–7 GHz photons or squeezed states between two independently cooled dilution refrigerators. |
| 9 Interconnect | ic_ionphoton | Ion–photon photonic link | 10.9 | Heralded ion–photon entanglement over fibre links separate ion traps into one machine; best published rate 250 s⁻¹ against a ~10⁴ s⁻¹ need. |
| 9 Interconnect | ic_spinphoton | Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre) | 10.4 | Heralded photonic entanglement between separated solid-state spin registers — diamond NV and SiV centres, silicon T centres — through deployed telecom fibre. |
| 9 Interconnect | ic_atomcavity | Atom–photon cavity interface | 9.2 | An optical cavity around tweezer-trapped neutral atoms Purcell-enhances atom–photon coupling so an atom's state can be written onto a flying photon. |
| 9 Interconnect | ic_fibre | Fibre links between photonic modules | 5.2 | Telecom fibre carrying heralded entanglement between photonic chips and racks — priced per connector, not per metre, and with no published rate. |
| 10 Manufacturing | fab_cmos | 300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring) | 17.9 | Industrial 300 mm CMOS lines fabricating quantum-dot spin qubits, cryo-CMOS controllers and superconducting wiring; the only qubit manufacturing route with wafer-scale yield statistics. |
| 10 Manufacturing | fab_pic | Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm) | 13.2 | A CMOS foundry flow putting low-loss nitride waveguides, electro-optic switches, single-photon detectors and fibre attach on one 300 mm wafer. |
| 10 Manufacturing | fab_sc | Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) | 11.1 | 300 mm junction lithography and post-fab trimming set the frequency spread every superconducting path inherits. |
| 10 Manufacturing | fab_trap | Surface-electrode ion-trap microfabrication | 10.9 | Planar RF/DC electrode chips that confine and shuttle ions, built on MEMS lines or, increasingly, on merchant semiconductor foundry wafers. |
| 10 Manufacturing | fab_optics | Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives) | 8.7 | The laser, ultra-high-vacuum and imaging-optics stack that traps, cools, addresses and reads out both trapped-ion and neutral-atom qubits — infrastructure, not a qubit. |
| 10 Manufacturing | fab_3d | 3D machined superconducting cavities | 5.2 | CNC-machined aluminium or niobium resonator bodies with internal Q above 0.5×10⁹; the cm-scale body per mode is the structural cost of cavity-based bosonic codes. |
| 10 Manufacturing | fab_mbe | III-V MBE heterostructures (InAs–Pb wires, QD sources) | 4.2 | Molecular-beam epitaxy of III-V nanostructures with vacuum-unbroken superconductor shells for Majorana wires, and of quantum dots for single-photon sources. |
| 10 Manufacturing | fab_diamond | Diamond growth / implantation (NV, SiV, SnV) | 1.7 | Plasma CVD growth of single-crystal diamond, ion implantation and annealing to form NV, SiV or SnV centres, and undercut etching to build the nanophotonics around them. |
| 10 Manufacturing | fab_stm | STM hydrogen lithography (donors) | 1.7 | A scanning-tunnelling tip desorbs hydrogen from passivated Si(100) to open single sites, phosphine dopes them, and epitaxial silicon buries the donors — atom-precise, serial, and without a foundry equivalent. |
БРБрифы по технологиям
У каждой технологии на карте есть бриф, а его глубина следует центральности технологии в графе — сколько семейств платформ и путей от неё зависят и насколько недавно она дошла до железа, — так что узел, через который идёт дюжина путей, получает около 2 000 слов, а узел одной платформы — около 800. Центральность — утверждение о графе, а не вердикт о технологии; она показана в шапке каждого брифа и в индексе ниже.
Все брифы построены по одному скелету разделов — идентичность и происхождение, физика и пределы, инженерное состояние, производство и цепочка поставок, роль в стеке, акторы и экономика, прогноз и открытые вопросы, источники, открытые пункты верификации, — поэтому любые два брифа читаются друг против друга. Раздел «Акторы и экономика» верифицирован по датированным первичным источникам. Теги свидетельств показывают статус каждого утверждения: D измерено или рецензировано, C заявление компании, R дорожная карта или цель, S симуляция или оценка, G установленный или общий факт (чип-ссылка открывает датированный первоисточник), P препринт или отраслевая пресса.
| слой | id | технология | центральность | одной строкой |
|---|---|---|---|---|
| 1 Носитель | ion | Атомарный ион в ловушке | 10.9 | Одиночные ионы Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ в ВЧ-ловушках, запутываемые через общие колебательные моды; самый точный и самый медленный кубит в коммерческой эксплуатации. |
| 1 Носитель | transmon | Трансмон | 10.9 | Джозефсоновский переход, шунтированный ёмкостью (Koch, 2007); носитель, стоящий за Willow, Heron/Nighthawk и Zuchongzhi, с самым быстрым детерминированным гейтом и самым быстрым циклом QEC среди всех продемонстрированных кубитов. |
| 1 Носитель | majorana | Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb) | 10.7 | Фермионная чётность, хранимая нелокально в паре полупроводник-сверхпроводниковых проводов, задаваемых затворами; измерено только считывание чётности одиночного провода. |
| 1 Носитель | alkali | Атом щелочного металла (Rb/Cs) в оптическом пинцете | 10.6 | Кубит на сверхтонких состояниях основного уровня одиночного атома рубидия или цезия, удерживаемого далёким от резонанса оптическим пинцетом и перемещаемого по требованию. |
| 1 Носитель | ae_atom | Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — с нативным стиранием (erasure) | 9.9 | Кубиты в оптических пинцетах на иттербии/стронции, у которых метастабильный часовой мультиплет делает распад и потерю атома оптически детектируемыми, превращая физические ошибки в геральдированные (heralded) стирания (erasure), а не в «немые» ошибки Паули. |
| 1 Носитель | photon | Одиночный фотон (дискретные переменные) | 9.9 | Кубит, переносимый одним оптическим квантом в путевых, временны́х (time-bin) или поляризационных модах; запутывание вероятностно, а единственная ошибка — потеря. |
| 1 Носитель | qd_spin | Спин в затворно-определяемой квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge) | 9.9 | Спин электрона или дырки в литографически затворённой точке; обменное взаимодействие даёт детерминированные двухкубитные гейты наносекундного масштаба на CMOS-кристалле. |
| 1 Носитель | cavity | Бозонная мода резонатора | 7.7 | Гармоническая микроволновая мода 3D- или планарного сверхпроводящего резонатора, используемая как носитель кубита; её ошибка — структурированная потеря фотонов, а не универсальный шум Паули. |
| 1 Носитель | fluxonium | Флаксониум | 6.7 | Сверхпроводящий кубит, зашунтированный массивом джозефсоновских переходов, с частотой 0.2–1 GHz, большой ангармоничностью и длинным T1, купленными ценой отдельной линии потокового смещения на каждый кубит. |
| 1 Носитель | fluxq | Потоковый кубит на рч-СКВИДе (отжигатель) | 6.7 | Сверхпроводящая петля с двухъямным потенциалом, используемая как программируемый изинговский спин в отжигателях D-Wave; ни набора гейтов, ни кода. |
| 1 Носитель | squeezed | Мода сжатого света (CV) | 6.7 | Оптическая мода в непрерывных переменных, у которой одна квадратура лежит ниже уровня вакуумного шума; носитель для GKP и кластерной фотоники, где потолок задают потери интеграции, а не нелинейность. |
| 1 Носитель | defect | Центр окраски / спин дефекта (NV, SiV, SnV, T) | 4.2 | Оптически адресуемый спин точечного дефекта в алмазе или кремнии, электрон которого когерентно связывается с фотоном, что делает его сетевым узлом с небольшим ядерным регистром, а не кубитом процессора. |
| 1 Носитель | donor | Донорный спин (P в ²⁸Si) | 4.2 | Атомы фосфора, размещённые STM-литографией в обогащённом кремнии-28: связанный электрон даёт возбуждение и считывание, ядро ³¹P — долгоживущий кубит. |
| 2 Кодирование | enc_dualrail | Двухрельсовое (dual-rail) кодирование со стиранием (erasure) | 16.9 | Одно возбуждение, поделённое между двумя модами; потеря выводит систему из кодового пространства и геральдируется (heralded) как локализованное стирание, а не как неизвестная ошибка Паули. |
| 2 Кодирование | enc_omg | Метастабильное («omg») кодирование со стиранием | 15.4 | Кубит живёт в метастабильном мультиплете, поэтому его доминирующий распад детектируемо выводит систему из подпространства, превращая паулиевские ошибки в локализованные стирания. |
| 2 Кодирование | enc_gkp | Сеточное кодирование GKP | 12.9 | Кубит, закодированный в периодических сеточных состояниях одной бозонной моды — микроволнового резонатора или оптической, — исправляющий малые сдвиги квадратур и передающий декодеру аналоговый синдром. |
| 2 Кодирование | enc_cat | Кодирование кот-кодом (асимметричный шум) | 7.4 | Кубит на когерентных состояниях, стабилизированный двухфотонной диссипацией: перевороты бита падают экспоненциально с числом фотонов, тогда как перевороты фазы растут с ним линейно. |
| 2 Кодирование | enc_hf | Сверхтонкий кубит / кубит на часовом состоянии | 7.2 | Два сверхтонких или ядерно-спиновых подуровня основного состояния в нечувствительной к полю часовой точке — кубит по умолчанию у всякого вендора ионных ловушек и нейтральных атомов. |
| 2 Кодирование | enc_spin_ld | Кодирование в одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / в ядерном спине | 5.5 | Один кубит на спин-1/2 — локализованный электрон, дырка или ядро — без кодированного подпространства, что даёт минимальную занимаемую площадь и отсутствие канала утечки (leakage). |
| 2 Кодирование | enc_bare | Голое двухуровневое подпространство | 4.2 | Подпространство {|0⟩,|1⟩} слабо ангармонического джозефсоновского осциллятора, используемое непосредственно как кубит, без надстройки в виде бозонной структуры, стирания или асимметрии ошибок. |
| 2 Кодирование | enc_eo | Чисто обменное / синглет-триплетное спиновое кодирование | 4.2 | Один логический кубит в подпространстве полного спина двух или трёх обменно-связанных точек, управляемый исключительно видеочастотными импульсами напряжения, где утечка (leakage) — цена отказа от микроволнового управления. |
| 2 Кодирование | enc_parity | Кодирование по фермионной чётности (тетрон) | 4.2 | Один логический кубит в фермионной чётности четырёх майорановских мод на двух проводах; Z и X — чётности разных пар мод, обе нелокальные. |
| 2 Кодирование | enc_timebin | Фотонное кодирование по временным интервалам (time-bin) / по пути | 1 | Фотонный двухрельсовый (dual-rail) кубит во временных интервалах прихода или в волноводном пути; ошибкой служат потери, и они геральдированы, а не стохастичны. |
| 3 Механизм гейта | g_ryd | CZ на ридберговской блокаде | 13.9 | Глобальные лазерные импульсы переводят соседние атомы в оптических пинцетах в ридберговское состояние, взаимодействие которого блокирует двойное возбуждение, давая детерминированный CZ за 270 ns. |
| 3 Механизм гейта | g_elec | Электронный ближнепольный СВЧ-гейт (ионы, без лазера) | 12.9 | Токи в микроизготовленном чипе ловушки запутывают ионы через градиенты СВЧ-поля, без лазера и без охлаждения в основное состояние. |
| 3 Механизм гейта | g_tc | CZ / iSWAP на перестраиваемом каплере | 10.6 | Перестраиваемый потоком каплер включает и выключает обменное и ZZ-взаимодействие между трансмонами, давая детерминированные гейты CZ или iSWAP длительностью 25–70 ns. |
| 3 Механизм гейта | g_exch | Обменный гейт (спины; вкл. CZ между переносимыми спинами) | 9.1 | Гейзенберговский обмен, включаемый импульсом напряжения между соседними или перенесёнными спинами в затворно-определённых квантовых точках либо на донорах, — единственный механизм запутывания, которому не нужно ничего, кроме затворных электродов CMOS. |
| 3 Механизм гейта | g_ms | Гейт Мёльмера–Сёренсена / лазерный гейт на световом сдвиге | 9.1 | Спин-зависимая сила бихроматического лазера, запутывающая захваченные ионы через геометрическую фазу на общей колебательной моде и не оставляющая в ней населённости. |
| 3 Механизм гейта | g_bos | Бозонные гейты через анциллу (CX на кот-кубитах, dual-rail CZ, светоделитель) | 8.4 | Накачиваемые элементы связи (каплеры) SQUID/SNAIL и трансмонные анциллы опосредуют светоделительные и запутывающие гейты между бозонными модами сверхпроводящих резонаторов — для кот-кода, GKP и двухрельсового (dual-rail) кодирования. |
| 3 Механизм гейта | g_catcnot | CNOT кот–кот с сохранением асимметрии ошибок | 8.2 | Прямой запутывающий гейт между двумя диссипативными кот-кубитами, сохраняющий экспоненциальное подавление переворотов бита на всём протяжении взаимодействия, — пока только теория. |
| 3 Механизм гейта | src_resource | Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-кольца и т. п.) | 8.2 | Подсистема «источник + слияние», обязанная массово производить кодированные многофотонные графовые состояния с темпом кода, чтобы питать отказоустойчивость на слияниях; ничто и близко не работает на таком темпе. |
| 3 Механизм гейта | g_fusion | Линейно-оптическое слияние (геральдированное) | 7.7 | Вероятностное измерение пары фотонов в базисе Белла — 50% без усиления, 75% со вспомогательными фотонами, — отказ которого геральдируется как стирание; запутывающий примитив фотоники на слияниях. |
| 3 Механизм гейта | g_mbq | Майорановский гейт на основе измерений | 5.7 | Гейты Клиффорда, порождаемые последовательностями совместных измерений фермионной чётности вместо физического плетения; специфицированы с 2008 года, ни разу не приведены в действие. |
| 3 Механизм гейта | g_anneal | Аналоговая отжиговая эволюция | 4.2 | Непрерывная во времени гамильтонова эволюция (когерентная закалка, 3.6–27 ns), уводящая изинговские или ридберговские спины к основному состоянию; не дискретный гейт. |
| 3 Механизм гейта | g_cr | Кросс-резонанс (фиксированная частота, полностью микроволновый) | 4.2 | Полностью микроволновый запутывающий гейт: трансмон фиксированной частоты возбуждают на частоте его соседа через статическую шину; ни линии потока, ни перестраиваемого каплера. |
| 3 Механизм гейта | g_cv | Гауссовы гейты в CV + негауссовы операции на основе GKP | 4.2 | Светоделители, сжиматели и гомодинное упреждающее управление над оптическими модами, где решёточные состояния GKP поставляют негауссов ресурс, требуемый отказоустойчивостью. |
| 3 Механизм гейта | g_mwspin | Микроволновые / оптические спиновые гейты (дефектные центры, 1Q-спины) | 1.7 | Резонансный микроволновый поворот электронного спина дефекта, поворот соседних ядер, обусловленный сверхтонкой связью, и оптические импульсы для инициализации и считывания. |
| 4 Связность / транспорт | cx_lr | Дальнодействующие внутрикристальные каплеры (c-couplers, миллиметровый масштаб) | 18.4 | Перестраиваемые каплеры, удлинённые волноводом или резонатором, которые запутывают неподвижные сверхпроводниковые кубиты, разнесённые на миллиметры, и тем самым дают графы степени 6, необходимые кодам qLDPC. |
| 4 Связность / транспорт | cx_shuttle | Спиновый шаттлинг (конвейерный режим) | 14.4 | Когерентный транспорт спинового кубита вдоль конвейера, задаваемого затворами: расстояние и разреженность топологии покупаются бюджетом расфазировки, а не разводкой. |
| 4 Связность / транспорт | cx_nn | Статическая решётка ближайших соседей | 13.4 | Граф связей, зафиксированный на уровне масок, в котором каждый кубит взаимодействует только с литографическими соседями; топология по умолчанию под всяким эксплуатируемым сверхпроводниковым и спиновым процессором. |
| 4 Связность / транспорт | cx_qccd | Транспортировка ионов (QCCD, переходы, сеточные ловушки) | 11.6 | Перемещение захваченных ионов между зонами через переходы или сеточные ловушки, благодаря чему небольшой пригодный для гейтов кристалл получает связность «все со всеми». |
| 4 Связность / транспорт | cx_aod | Транспорт атомов пинцетами на AOD (зонированная архитектура) | 10.9 | Скрещённые акустооптические дефлекторы перемещают пинцеты, перевозя атомы между зонами хранения, запутывания и считывания с показателем ~99.95% на одно перемещение. |
| 4 Связность / транспорт | cx_switch | Фотонная коммутация / маршрутизация (ЭО, feed-forward) | 8.4 | Электрооптические и MEMS-переключатели маршрутизируют фотоны между волноводами по решению, принимаемому в реальном времени по геральдирующему отсчёту, — транспортный слой с доминирующими потерями, общий для всех фотонных архитектур. |
| 4 Связность / транспорт | cx_crossbar | Кроссбарное управление по разделяемым линиям (спины) | 5.7 | Разделяемые по строкам и столбцам линии плунжеров и барьеров адресуют двумерный массив точек так, что число линий растёт как корень из числа точек, — разводимость покупается ценой гранулярности адресации. |
| 4 Связность / транспорт | cx_bus | Колебательная шина ионной цепочки (полная связность внутри цепочки) | 4.2 | Общая коллективная колебательная мода запутывает любую пару ионов в одной ловушке, давая настоящую полную связность ценой роста времени гейта с длиной цепочки. |
| 5 Управление | ct_cryocmos | Cryo-CMOS-контроллер (4 K / mK) | 17.6 | Серийные CMOS-ASIC внутри криостата, которые синтезируют управляющие формы сигналов и смещения непосредственно рядом с кубитами, заменяя стойки комнатной температуры вместе с их коаксиальными линиями. |
| 5 Управление | ct_sfq | Цифровое управление на SFQ (милликельвины) | 14.4 | Квантованные импульсы магнитного потока с ниобиевого цифрового кристалла, смонтированного flip-chip на кубитную пластину, выполняют гейты при милликельвинах, заменяя микроволновый коаксиал на каждый кубит. |
| 5 Управление | ct_ionmw | Интегрированное на чипе СВЧ-управление (ионы) | 12.9 | Возбуждение гейтов на ионах синтезируется как электрические сигналы и подводится проводниками внутри чипа ловушки, а не лазерными лучами. |
| 5 Управление | ct_pic_trap | Пинцеты, формируемые PIC / интегральная оптика для атомов | 11.2 | Формирование, разводка и сбор света, который удерживает, адресует и отображает одиночные атомы, — на фотонной интегральной схеме вместо оптики свободного пространства. |
| 5 Управление | ct_base | Электрическое управление в основной полосе (спины, майорановские устройства) | 10.2 | Импульсы напряжения от постоянного тока до единиц GHz на литографических затворных электродах управляют обменом, туннелированием и чётностью в спиновых и майорановских устройствах — без резонансной накачки. |
| 5 Управление | ct_fluxdac | Мультиплексирование ЦАП магнитного потока на кристалле | 9.7 | Расположенные на кристалле SFQ-ЦАП магнитного потока, которые удерживают постоянное смещение каждого кубита или элемента связи (каплера) на мК-ступени и заменяют один комнатнотемпературный провод на каждое смещение мультиплексированной сетью на кристалле. |
| 5 Управление | ct_ionlaser | Лазерное управление на интегральной фотонике (ионы) | 9.7 | Волноводы на кристалле подводят к захваченным ионам излучение охлаждения, гейтов и считывания, заменяя пучки в свободном пространстве оптическими трассами, зафиксированными литографией. |
| 5 Управление | ct_rt | Комнатнотемпературная электроника + коаксиал/шлейф на каждый кубит | 9.4 | На каждый порт возбуждения, потокового смещения и считывания идёт своя когерентная линия — от комнатнотемпературных стоек через аттенюированный коаксиал или гибкий шлейф в камеру смешения. |
| 5 Управление | ct_laser | Оптическое управление лазер + AOD/SLM (атомы) | 8.4 | Лазеры свободного пространства, голографические модуляторы и акустооптические дефлекторы создают, перемещают, снимают и возбуждают массивы оптических пинцетов, удерживающие кубиты на нейтральных атомах. |
| 5 Управление | ct_eo | Электрооптическое возбуждение + электроника упреждающего управления (RT) | 5.2 | Модуляторы при комнатной температуре, управляемые исходами детектирования в пределах одного оптического такта, — слой упреждающего управления, необходимый любой фотонной архитектуре. |
| 6 Считывание | ro_erasure | Внутрисхемная проверка на стирание (erasure) | 20.6 | Проверка на основе анциллы или флуоресценции, отвечающая на вопрос, находится ли кубит всё ещё в своём кодовом пространстве, и помечающая распад/утечку как локализованное стирание без считывания логического состояния. |
| 6 Считывание | ro_spd | Однофотонная регистрация (SNSPD / TES) | 13.2 | Криогенные сверхпроводящие детекторы, разрушающие фотон ради его регистрации; общий орган считывания для всех фотонных и фотонно-связанных платформ. |
| 6 Считывание | ro_imgfast | Быстрое (≤ 20 µs) считывание атомных массивов | 12.2 | Флуоресцентная визуализация кубитов атомного массива быстрее 20 микросекунд, приходящая на смену миллисекундным экспозициям и снимающая считывание с критического пути цикла QEC на нейтральных атомах. |
| 6 Считывание | ro_disp | Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, фильтр Парселла) | 10.4 | Состояние кубита читается как дисперсионный сдвиг связанного резонатора; сигнал фильтруется на кристалле фильтром Парселла и усиливается вблизи квантового предела ещё до HEMT. |
| 6 Считывание | ro_fluor | Флуоресцентное детектирование состояния (ионы) | 9.4 | Зависящая от состояния резонансная флуоресценция, регистрируемая на ФЭУ, EMCCD, SNSPD или встроенном в ловушку фотодиоде, — стандартное неразрушающее внутрисхемное (mid-circuit) считывание для захваченных ионов. |
| 6 Считывание | ro_img | Флуоресцентная визуализация атомных массивов | 8.4 | Детектирование нейтральных атомов по флуоресценции с помощью камеры — неразрушающее, внутрисхемное (mid-circuit), по умолчанию миллисекундное и микросекундное в демонстрациях отдельных групп. |
| 6 Считывание | ro_s2c | Спин-зарядовая конверсия + радиочастотная рефлектометрия | 8.4 | Спин преобразуется в событие перемещения заряда паулиевской блокадой или энергетически селективным туннелированием, после чего считывается согласованным по радиочастоте зарядовым сенсором за микросекунды и без разрушения кубита. |
| 6 Считывание | ro_qcap | Считывание чётности по квантовой ёмкости на радиочастоте | 5.7 | Дисперсионное затворное детектирование квантовой ёмкости майорановского острова методом радиочастотной рефлектометрии, читающее фермионную чётность без переноса заряда; неразрушающее и внутрисхемное (mid-circuit). |
| 7 Код | code_erasure | Коды, адаптированные к стиранию (erasure) | 18.4 | Поверхностные и блочные коды, декодируемые с флагами локализованных ошибок; пороги 4–10% и Λ ≈ 27 в моделировании, выигрыш 1.7–1.9× на оборудовании. |
| 7 Код | code_surface | Повёрнутый поверхностный код (+ варианты с ярмами) | 16.6 | CSS-стабилизаторный код веса 4 на квадратной решётке; единственный код с подпороговыми аппаратными данными на трёх платформах — и самый дорогой. |
| 7 Код | code_qldpc | qLDPC-коды типа bivariate bicycle («gross»-коды) | 16.1 | Разреженные стабилизаторные коды высокой скорости на торе степени 6, снижающие накладные расходы «физических на логический» примерно в десять раз по сравнению с поверхностным кодом. |
| 7 Код | code_highrate | Конкатенированные коды высокой скорости с трансверсальными гейтами | 14.9 | Много логических кубитов на блок (iceberg, tesseract, конкатенированный [[4,2,2]]), клиффордовы гейты трансверсальны, заплачено связностью «все со всеми» и постселекцией. |
| 7 Код | code_magic | Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов) | 14.9 | Подсистема, изготавливающая неклиффордовы ресурсные состояния, чтобы код с трансверсальными клиффордовыми гейтами мог исполнять универсальные схемы. |
| 7 Код | code_bosonic | Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC) | 12.9 | Дискретный внешний код — повторяющий или qLDPC, — обёрнутый вокруг бозонного внутреннего кубита, шум которого уже сформирован, так что внешнему коду остаётся исправлять лишь один остаточный канал. |
| 7 Код | code_color | Цветной код (трансверсальные клиффордовы гейты) | 12.4 | Треугольный двумерный стабилизаторный код, у которого вся группа Клиффорда действует трансверсально, минуя решёточную хирургию, ценой примерно 1.9× teraquop-площади поверхностного кода. |
| 7 Код | code_aft | Алгоритмическая отказоустойчивость / трансверсальные архитектуры | 11.4 | Замена O(d) раундов извлечения синдрома на один логический гейт постоянным их числом — за счёт трансверсальных гейтов между блоками кода и коррелированного декодирования. |
| 7 Код | code_fusion | Отказоустойчивость на основе слияний | 6.7 | Отказоустойчивый код, собираемый из разрушающих линейно-оптических слияний над заранее изготовленными фотонными ресурсными состояниями; теоретически терпит 2.7-17.4% потерь фотонов и ни разу не был выполнен сквозным образом. |
| 8 Декодер | dec_nn | Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры) | 13.9 | Обучаемые декодеры синдрома — рекуррентные трансформеры, CNN, LSTM, модели пространства состояний, — которые обходят паросочетание за счёт усвоения непаулевского шума устройства прямо из данных. |
| 8 Декодер | dec_mwpm | MWPM / Sparse Blossom (+коррелированное паросочетание) | 12.7 | Декодер на паросочетании в графе, превращающий раунд синдрома в наиболее правдоподобную цепочку паулиевских ошибок; эталон точности и реально поставляемый декодер реального времени для поверхностных кодов. |
| 8 Декодер | dec_gpu | Декодирование на GPU через NVQLink | 11.7 | Канал RoCE, помещающий GPU внутрь петли обратной связи QEC при среднем времени кругового обхода 3.84 µs, так что декодирование исполняется как программа CUDA на оборудовании класса GH200, а не как фиксированная прошивка FPGA. |
| 8 Декодер | dec_relaybp | Relay-BP для qLDPC (FPGA) | 11.7 | Распространение доверия (belief propagation) с разупорядоченными, частично отрицательными силами памяти, сцепленное в эстафетные участки и декодирующее синдромы qLDPC двумерно-циклического (bivariate-bicycle) семейства за 24 ns на итерацию на FPGA. |
| 8 Декодер | dec_cryo | Криогенный / расположенный на кристалле декодер (SFQ, cryo-CMOS) | 10.4 | Декодирование синдрома или его предварительное декодирование выполняется внутри криостата — логика SFQ при милликельвинах, CMOS при 4 K — вместо комнатной температуры. |
| 8 Декодер | dec_corr | Коррелированное декодирование / декодирование с учётом потерь (трансверсальное, потеря атомов) | 7.7 | Декодеры, которые принимают геральды потери атома как локализованные стирания и декодируют сразу по трансверсальным слоям гейтов, а не раунд за раундом. |
| 8 Декодер | dec_fpga | Декодеры реального времени на FPGA (LCD, Deltaflow) | 7.4 | FPGA комнатной температуры, на которых работают декодеры кластеризации или паросочетания, достаточно быстрые, чтобы разбирать синдромы поверхностного кода внутри цикла QEC, опережая альтернативы на GPU и криогенные. |
| 8 Декодер | dec_rl | Калибровка с RL внутри контура / управление декодером | 6.7 | События детектирования от работающего кода одновременно служат сигналом вознаграждения для агента обучения с подкреплением, который перенастраивает параметры управления прямо по ходу QEC, заменяя плановую перекалибровку. |
| 9 Интерконнект | ic_transducer | Микроволново-оптический преобразователь (полезная эффективность) | 14.4 | Квантово-когерентный преобразователь микроволнового диапазона в телеком-диапазон, достаточно хороший, чтобы запутывать сверхпроводящие процессоры в разных криостатах; в 2026 году к этому не приблизилось ничто. |
| 9 Интерконнект | ic_mcm | Многокристальные модули / l-couplers (в одном криостате) | 13.9 | Разделение сверхпроводящего процессора на несколько кристаллов внутри одного криостата, соединённых чиплетными связями на индиевых бампах или сверхпроводящими l-couplers метрового масштаба. |
| 9 Интерконнект | ic_cryolink | Криогенная СВЧ-линия связи между рефрижераторами | 11.9 | Сверхпроводящий волновод, удерживаемый ниже 50 mK по всей своей длине и переносящий бегущие фотоны 5–7 GHz или сжатые состояния между двумя независимо охлаждаемыми рефрижераторами растворения. |
| 9 Интерконнект | ic_ionphoton | Фотонная связь ион — фотон | 10.9 | Геральдированное (heralded) запутывание ион — фотон по волокну связывает отдельные ионные ловушки в одну машину; лучшая опубликованная скорость 250 с⁻¹ при потребности ~10⁴ с⁻¹. |
| 9 Интерконнект | ic_spinphoton | Твердотельная спин-фотонная связь (SiV, NV, T-центр) | 10.4 | Геральдированная (heralded) фотонная запутанность между разнесёнными твердотельными спиновыми регистрами — NV- и SiV-центрами в алмазе, T-центрами в кремнии — через проложенное телекоммуникационное волокно. |
| 9 Интерконнект | ic_atomcavity | Резонаторный интерфейс атом — фотон | 9.2 | Оптический резонатор вокруг нейтральных атомов в оптических пинцетах усиливает по Парселлу связь атом — фотон, так что состояние атома можно записать на летящий фотон. |
| 9 Интерконнект | ic_fibre | Волоконные линии между фотонными модулями | 5.2 | Телекоммуникационное волокно, переносящее геральдированную запутанность между фотонными кристаллами и стойками, — цена определяется разъёмом, а не метром, а темп нигде не опубликован. |
| 10 Производство | fab_cmos | CMOS-фабрика 300 mm (спины, cryo-CMOS, сверхпроводниковая разводка) | 17.9 | Промышленные CMOS-линии 300 mm, изготавливающие спиновые кубиты на квантовых точках, cryo-CMOS-контроллеры и сверхпроводниковую разводку; единственный маршрут производства кубитов со статистикой выхода годных в масштабе пластины. |
| 10 Производство | fab_pic | Фабрика фотонных ИС (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 mm) | 13.2 | Маршрут CMOS-фабрики, собирающий малопотерьные нитридные волноводы, электрооптические коммутаторы, однофотонные детекторы и присоединение волокна на одной 300 mm пластине. |
| 10 Производство | fab_sc | Литография сверхпроводниковых кубитов (переходы Nb/Al, 300 мм) | 11.1 | Литография переходов на 300 мм и последующая подгонка задают разброс частот, который наследует каждый сверхпроводниковый путь платформы. |
| 10 Производство | fab_trap | Микрофабрикация ионных ловушек с планарными электродами | 10.9 | Планарные чипы с РЧ/DC-электродами, удерживающие и перемещающие ионы; изготавливаются на MEMS-линиях или, всё чаще, на пластинах коммерческих полупроводниковых фабрик (foundry). |
| 10 Производство | fab_optics | Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы) | 8.7 | Стек лазеров, сверхвысокого вакуума и оптики формирования изображения, который захватывает, охлаждает, адресует и считывает кубиты как на захваченных ионах, так и на нейтральных атомах, — инфраструктура, а не кубит. |
| 10 Производство | fab_3d | Механически обработанные сверхпроводящие 3D-резонаторы | 5.2 | Корпуса резонаторов из алюминия или ниобия, изготовленные на станках с ЧПУ, с собственной добротностью Q выше 0.5×10⁹; сантиметровый корпус на каждую моду — структурная цена бозонных кодов на резонаторах. |
| 10 Производство | fab_mbe | Гетероструктуры III-V, выращенные MBE (провода InAs–Pb, источники на квантовых точках) | 4.2 | Молекулярно-лучевая эпитаксия наноструктур III-V со сверхпроводящими оболочками, наносимыми без разрыва вакуума, для майорановских проводов, а также квантовых точек для однофотонных источников. |
| 10 Производство | fab_diamond | Рост алмаза / имплантация (NV, SiV, SnV) | 1.7 | Плазменный CVD-рост монокристаллического алмаза, ионная имплантация и отжиг для формирования NV-, SiV- или SnV-центров, а также подтравливание для построения нанофотоники вокруг них. |
| 10 Производство | fab_stm | Водородная STM-литография (доноры) | 1.7 | Остриё сканирующего туннельного микроскопа десорбирует водород с пассивированной поверхности Si(100), открывая одиночные площадки, фосфин легирует их, а эпитаксиальный кремний заращивает доноры — атомарно точно, последовательно и без фабричного (foundry) эквивалента. |
Trapped atomic ion
Single Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ ions in RF traps, entangled through shared motional modes; the highest-fidelity and slowest qubit in commercial service.
Verdict. Fidelity leader and the only platform running dozens of corrected logical qubits, but throughput is set by transport and cooling, not gates; 2D scaling unproven until Sol (2027).
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A trapped-ion qubit is a single atomic ion — ytterbium, barium, calcium or strontium — confined by RF and static fields above micro-fabricated electrodes, with logic in hyperfine, Zeeman or optical levels. Ions in a chain repel, so they share quantised motional modes; a spin-dependent force on those modes turns motion into a bus that entangles any pair. Cirac and Zoller proposed it in 1995; Wineland's NIST group demonstrated a two-qubit gate the same year. Everything commercial today is that idea plus surface-electrode microfabrication.
Coordinates (technology graph): carrier affinity 0.0 — wholly natural, every ion identical by physical law, no fabrication variance to calibrate out; entangling time 10⁻⁴·² s (≈ 63 µs), deterministic, no heralding; readout by fluorescence on a cycling transition, ≈ 10 µs, non-destructive, mid-circuit capable; mobility by physical transport — ions are shuttled, not wired; control optical, at room temperature; error structure as the code sees it coherent, leakage, Pauli; manufacturing MEMS-class surface-electrode traps.
Physics & limits
Trap frequencies of a few MHz set the clock. Spin–motion coupling scales with the Lamb–Dicke parameter times the drive, so a gate much faster than a motional period either excites the wrong modes or needs optical power that reintroduces scattering; µs-to-hundreds-of-µs gates are a physical compromise, not an engineering lapse. Memory is the opposite: in magnetically insensitive clock states one ion holds coherence beyond an hour D[6], five to six orders longer than a superconducting qubit. Idle error is nearly free; idle time is what costs.
The floor belongs to the drive, not the carrier: laser gates carry an irreducible spontaneous-emission floor, and 8.4(7)×10⁻⁵ two-qubit error at Doppler temperature without ground-state cooling D[4] shows it is removable. What remains is anomalous heating from electrode surfaces, mode crowding as chains lengthen, and background-gas collisions that reorder or eject a chain. That last is the architectural problem: a decoder built for stochastic Pauli noise instead sees ions leak into metastable manifolds or vanish. Leakage is small enough to quote — 1.1×10⁻⁵ per Clifford on Helios D[1] — but quoted separately because it is not Pauli. Cryogenic traps, sympathetic cooling, metastable erasure encodings and better vacuum would move the floor.
Engineering state of the art
Best-demonstrated and typical-at-scale have converged unusually far: Helios runs 98 Ba⁺ qubits at 7.9×10⁻⁴ two-qubit error with all-to-all connectivity, within an order of magnitude of the record. The gap is speed — the gate is ≈ 70 µs, but a full-width layer takes ≈ 55 ms once sorting, transport and re-cooling are counted; transport was ~60% of runtime on H2 D[1][12].
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | All-electronic control, 10 qubits / 7 zones: 2Q 99.97(1)% | Oxford Ionics | D[32]G |
| 2025-10 | 2Q error 8.4(7)×10⁻⁵, no ground-state cooling | Oxford Ionics / IonQ | D[4]G |
| 2025-11 | Helios 98 Ba⁺: 2Q 7.9×10⁻⁴, SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴, leakage 1.1×10⁻⁵/Clifford | Quantinuum | D[1] |
| 2026-02 | 48 corrected logical qubits ([[80,48,4]]), logical gate infidelity 1.0–1.2×10⁻⁴ | Quantinuum | D[7]G |
| 2026-05 | Quantum volume 32,768, rack-mounted LYNX | AQT | C[23] |
| 2026-06 | qLDPC memory break-even: [[18,4,3]] 3.95 ± 0.68 s vs 3.3 ± 0.9 s | IonQ | D[11]G |
The dominant error term at scale is not the gate: it is the cost of moving ions — transport excitation, re-cooling, re-ordering — plus leakage the decoder cannot absorb. High-rate code demonstrations discard 75–97% of shots at depth D[7].
Manufacturing, materials & supply chain
Traps are MEMS-class silicon parts, not qubit-defining lithography: the ion is perfect, so wafer variance shows up as electrode geometry and surface quality, never as qubit-to-qubit spread. Two fabs matter. Infineon runs a dedicated QPU platform in Villach on 6- to 12-inch wafers with anodic wafer bonding; its Generation-3 traps add out-of-plane electrodes claimed to raise confinement ~10×, with eleQtron (three generations), Oxford Ionics, Innsbruck and ETH Zurich as named users C[27]. Honeywell fabricates Quantinuum's traps in-house — Helios carries 1,228 electrodes D[1] — and the Sol grid trap is back from fabrication and in validation C[19]; Infineon separately partnered with Quantinuum on next-generation traps in 2024-11 C[28]. Infineon is a single point of failure for IonQ/Oxford Ionics, eleQtron and Universal Quantum at once P[30] — which is what IonQ's ≈ $1.8 B purchase of SkyWater (closed 2026-07-31) buys its way out of C[21].
The second concentration is optical: TOPTICA (> €140 M revenue, ~600 staff) supplies most major ion experiments, and the UV end — 369 nm for Yb⁺ — is the constrained part P[30]. Vacuum hardware and atomic sources are commodity; photonic interconnects re-import a cryogenic dependency through SNSPDs P[30]P), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. Unit economics: AQT delivered a 20-qubit rack to LRZ / Munich Quantum Valley for ≈ €9.8 M (2023-12-05, Bavarian Hightech Agenda) C[29] — ≈ €0.5 M per qubit, turnkey. Export exposure runs through the September-2024 US quantum ECCNs; a bare trap chip's classification is unverified here.
Control, readout & I/O burden
Per-ion optical addressing is what fails to scale linearly: Helios needs at least seven laser wavelengths alongside 1,228 electrode drives D[1]. Readout is cheap — fluorescence onto a PMT or camera in ≈ 10 µs, non-destructive and natively mid-circuit. Latency demands are mild: IonQ assumes 1–5 ms syndrome cycles D[13], inside NVQLink-class round trips C[38]G.
The wall moves with N. At 10³ it is drive-source count and optical-table area; the WISE study argues a fully connected 1,000-ion machine could run from ~200 sources with in-trap switching electronics, at 40–2,600 gate layers per second S[33]G — paper design, no chip built. At 10⁴ it is inter-module: remote entanglement stands at 9.7 s⁻¹ over 2 m (Bell 96.9%) D[15] and 250 s⁻¹ in a lab D[16] against ~10⁴ s⁻¹ needed. At 10⁶ it is yield and laser power. Gate generation and microwave control belong to the sibling briefs.
Role in the stack
The carrier feeds two named paths: Trapped ions — QCCD, laser gates (Quantinuum, AQT) and Trapped ions — electronic gates, chip control (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). It requires surface-electrode trap microfabrication and optical/mechanical assembly, and is the substrate for the Mølmer–Sørensen gate, the electronic near-field microwave gate, metastable "omg" erasure encoding, shuttling, fluorescence detection and the ion–photon link. It replaces and conflicts with nothing: ions are a self-contained column, which is why switching away is total — nothing above the carrier survives but the compiler.
Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset. On the QCCD path transport dominates: ≈ 9.7×10⁻³ s per round, 9.0 ms of it transport, against a ≈ 5.5×10⁻² s full-width layer D[1][12]. On the electronic-gate path the round is ≈ 1.5×10⁻³ s, set by the gate layers D[4]. That six-fold gap is the platform's defining number. Neighbouring empty slot: a cryogenic chip-integrated drive layer for ion traps — the SFQ/cryo-CMOS analogue — has no product-scale occupant.
Verification (QCVV)
Headline two-qubit numbers come from randomized-benchmarking variants. The 8.4(7)×10⁻⁵ record is a subspace-leakage RB on one ion pair at Doppler temperature, not a device-wide figure, and the retrievable text gives no gate duration D[4]. Helios's 7.9×10⁻⁴ is an averaged device figure, consistent with the earnings language "99.921%" C[19]. Quantum volume and #AQ are vendor-defined composites with no replication protocol C[2][3]. RB also runs statically, so shuttling and re-cooling are invisible to quoted gate errors. Logical results carry an acceptance fraction (0.62(2) D[7]) and IonQ's break-even is leakage-post-selected D[11]; neither is unconditional. No ion platform has published Λ-type distance scaling.
Conflicts. The electronic gate's duration is 225.8 µs (2025) or ≈ 120 µs (2024) in the technology graph and unstated in the 2025 abstract — unverified. Quantinuum's "near five-nines logical fidelity with a novel QEC code family" C[19] outruns the published 1.0–1.2×10⁻⁴ logical gate infidelity D[7]; the code family is unpublished, so the D value stands. IonQ's Tempo is marketed at "99.9%" and #AQ 64 with no published gate times C[3][26].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US/UK | QCCD laser gates; Helios 98 q, 48 logical qubits; Sol, Apollo | D[7] |
| IonQ | developer | US | Long chains plus Oxford Ionics electronic gates; qLDPC break-even; owns SkyWater | D[11] |
| Honeywell | supplier | US | In-house MEMS fabrication of Quantinuum traps; anchor shareholder | C[18] |
| Infineon Technologies | supplier | AT/DE | Merchant ion-trap foundry, Villach, 6–12″, Gen-3 traps | C[27] |
| AQT | developer | AT | Rack-mounted 19″ ion systems; QV 32,768; LRZ installation | C[29] |
| eleQtron | developer | DE | Microwave ion control; DLR QSea I demonstrator; €54 M backlog | G[35] |
| Quantum Art | developer | IL | Multi-core trapped-ion architecture; $140 M Series A | P[22] |
| Universal Quantum | developer | UK | Modular trap machine under a €67 M DLR contract; nothing delivered | P[34] |
| Tsinghua University | research | CN | 512-ion 2D crystal analog simulation; hour-scale memory | D[17] |
| Qudoor | developer | CN | AbaQ ion-trap systems and cloud; 32+ claimed patents | P[37] |
Money.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · DLR contract · €67 M · announced P[34]G
- 2023-12-05 · AQT · contract, 20-qubit system for LRZ · ≈ €9.8 M · Bavarian StMWK/StMWi · closed C[29]
- 2025-11-06 · IonQ, Quantinuum · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · selected G[31]G
- 2025-10-12 · IonQ · equity · 1.0 B + 2.0 B at $93/share · closed G
- 2025-09-04 · Quantinuum · round · 600 M at 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · closed G[18]G
- 2025-09-17 · IonQ · M&A Oxford Ionics · $1.075 B · closed C[20]G
- 2026-04-27 · Quantum Art · Series A extension · 100 M → 140 M · closed P[22]G
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M · backlog €54 M · closed C[23]G
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · 1.68 B gross at 60/share · closed G[19]G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A SkyWater · ≈ $1.8 B · closed C[21]G
- 2026-06-30 · Q2 FY26 revenue · Quantinuum 8.0 M, cash 2.1 B, guidance 28–32 M; IonQ 80.1 M, cash 3.0 B, guidance 280–290 M C[19][26]
Market & supply chain. Equipment money sits with TOPTICA, Infineon and commodity vacuum vendors; concentration risk is real in two places only — UV lasers and Infineon's fab, which underpins three otherwise-independent developers P[30]. Against ≈ €9.8 M for a 20-qubit rack C[29], sector ion revenue is about one large system per quarter plus cloud access. Goals that pay: G1 (Tsinghua's simulator), G2 and G5 (cloud), G3 (Helios logical qubits, IonQ's qLDPC memory), G7 (AQT racks, eleQtron's backlog), G6 in prototype. G4 is funded by capital markets and DARPA, not customers.
IP & standards. Named families: Oxford Ionics' electronic qubit control and the WISE in-trap switching architecture S[33]; Honeywell/Quantinuum QCCD junction and grid-trap patents behind 2.5 kHz ion exchange and 4 m/s transport D[14]; Infineon's anodic-bonding 3D-electrode process C[27]; ID Quantique's detector portfolio, now IonQ's C[21]. No dated ion-specific patent count from a named database was found; the PatSnap 2026-06-30 cut carries no ion line PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. No ion-specific standard exists.
Roadmaps & track record. Quantinuum: Helios (promised 2024-09-10 · for 2025 · launched 2025-11-05) G; Sol (promised 2024-09-10 · for 2027 · trap chip fabricated, in validation); Apollo (for 2029 · "on schedule", prototypes only) C[19]. Credibility high — promised dates met — except the unpublished five-nines code family. IonQ: 4,000 qubits (promised 2020 · for 2026 · missed ~40×) P[25]; 256 qubits at 99.99% (promised 2025-06-13 · for 2026 · slipped to H1 2027) R[25]; 10,000 on one chip (for 2027 · no published 2D-trap heating or interconnect data). Credibility mixed: the physics is peer-reviewable, the schedules are not. AQT delivers its QV records on time; Universal Quantum has announced nothing against its 2022 contract P[34].
Strategic reading. If ions win, Honeywell and Infineon capture structural rent — one through vertical integration nobody can copy, the other as the only merchant trap fab — and TOPTICA becomes the choke point. IonQ's SkyWater purchase converts a supplier dependency into an owned asset: a bet that trap fabrication, not qubit physics, is the scarce input. The substitution threat is not superconducting circuits (faster clock, worse fidelity) but neutral atoms: same natural carrier, same optics-heavy engineering, thousands of sites already, fidelity closing. Bargaining power still sits with the platform vendors: Infineon's quantum unit is a rounding error inside a €15 B company P[30] and cannot price like a monopolist.
Open niche: a small QCVV/SFQ house plugs in at three seams. First, transport-aware benchmarking: no published protocol charges shuttling and re-cooling to a gate-level figure of merit, yet those terms set the derived clock; a mirror-circuit variant reporting error per layer of a moving machine would be directly comparable across vendors. Second, acceptance- and leakage-corrected logical metrics: with post-selection discarding 62–97% of shots, a convention for unconditional logical error would settle several disputes above. Third, the empty cryogenic-drive slot: 4 K ion traps have no chip-integrated drive layer, making SFQ pulse generation inside the trap package an unclaimed question.
Outlook & open questions
Confirm if: Sol ships in 2027 with ≥ 192 physical qubits on a 2D grid trap and a published layer time better than ≈ 55 ms; any ion vendor publishes Λ > 1 scaling across d = 3→5→7; remote entanglement passes 10³ s⁻¹. Demote if: IonQ has not shown 256 qubits at 99.99% by end-2027 (already slipped once); Sol leaves layer time unimproved; or the five-nines code family stays unpublished a year on.
Best case by 2029: Apollo lands with hundreds of logical qubits at 10⁻⁶–10⁻¹⁰ and ions own early fault tolerance, the clock deficit absorbed by depth-hungry algorithms. Worst case: 2D scaling multiplies transport cost instead of amortising it, layer time stays in tens of milliseconds, and ions become the high-fidelity low-throughput instrument for QEC research while neutral atoms and superconducting circuits take the volume.
Open questions: does grid-trap heating scale with zone count or electrode area? Can leakage be turned into erasure fast enough that decoders stop paying for it? What is the electronic gate's real duration at full width? Is 10⁴ s⁻¹ remote entanglement reachable at all? Who second-sources Infineon?
Sources
[1] Quantinuum · Helios: a 98-qubit trapped-ion quantum computer · arXiv:2511.05465, and Nature · 2025-11, 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4 D
[2] Quantinuum · Quantum Volume (glossary entry) · company website · 2026 · https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume C
[3] IonQ · Forte system specifications · company website · 2026 · https://www.ionq.com/quantum-systems/forte C
[4] Hughes, Srinivas, Loschnauer, Knaack, Matt, Ballance, Malinowski, Harty, Sutherland (Oxford Ionics / IonQ) · Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling · arXiv:2510.17286 · 2025-10-20 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[5] Oxford (Lucas group) · Single-qubit gate error 1.5×10⁻⁷ · arXiv:2412.04421 · 2024-12 · https://arxiv.org/abs/2412.04421 D
[6] Wang, Zhang, Kim et al. (Tsinghua) · Single-ion qubit coherence beyond one hour · arXiv:2008.00251 · 2020-08 · https://arxiv.org/abs/2008.00251 D
[7] Quantinuum · Computing with many encoded logical qubits beyond break-even · arXiv:2602.22211 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.22211 D
[8] Quantinuum · Teleporting to new heights (logical teleportation 99.82%) · company blog · 2025 · https://www.quantinuum.com/blog/teleporting-to-new-heights C
[9] Quantinuum · Magic states in the [[6,2,2]] code at 7×10⁻⁵ infidelity · arXiv:2506.14688 · 2025-06 · https://arxiv.org/abs/2506.14688 D
[10] Quantinuum · Fault-tolerant QAOA and HHL with a Steane-code T gate · arXiv:2603.04584 · 2026-03 · https://arxiv.org/abs/2603.04584 D
[11] Tham, Goldman, Debnath, Nielsen, Pisenti, Wright, Gamble, Delfosse (IonQ) · Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 · https://arxiv.org/abs/2606.06455 D
[12] Quantinuum · The H2 racetrack trapped-ion quantum processor · arXiv:2305.03828 · 2023-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03828 D
[13] IonQ · Real-time decoding for trapped-ion QEC (1–5 ms syndrome cycles) · arXiv:2608.25027 · 2026-08 · https://arxiv.org/abs/2608.25027 D
[14] Quantinuum · Grid trap with 2.5 kHz ion exchange (arXiv:2403.00756) and junction transport at 4 m/s (arXiv:2206.11888) · 2024-03, 2022-06 · https://arxiv.org/abs/2403.00756 · https://arxiv.org/abs/2206.11888 D
[15] Main, Drmota, Nadlinger, Ainley, Agrawal, Nichol, Srinivas, Araneda, Lucas (Oxford) · Distributed quantum computing across an optical network link · Nature · 2025-02 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x D
[16] Duke / University of Maryland · Remote ion–ion entanglement at 250 s⁻¹ · arXiv:2404.16167 · 2024-04 · https://arxiv.org/abs/2404.16167 D
[17] Guo, Ye, Kim et al. (Tsinghua) · Site-resolved two-dimensional quantum simulator with 512 ions · Nature · 2024-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0 D
[18] Honeywell · 600 million capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money valuation · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale G
[19] Quantinuum · Pricing of upsized IPO; Second quarter 2026 results · press releases · 2026-06-03, 2026-08 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results GC
[20] IonQ · IonQ completes acquisition of Oxford Ionics · newsroom · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[21] IonQ · IonQ completes acquisition of SkyWater Technology · newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[22] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M to scale trapped-ion architecture · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[23] AQT · LYNX quantum volume record · company news · 2026-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ ; eleQtron · €57 million Series A · company news · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[24] Quantinuum · Accelerated roadmap to universal fault-tolerant quantum computing by 2030 · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[25] IonQ · IonQ's accelerated roadmap · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality ; PostQuantum · IonQ company profile (2020 roadmap record) · 2026 · https://postquantum.com/quantum-computing-companies/ionq/ RP
[26] IonQ · IonQ announces record second quarter 2026 revenues, growing 287% YoY · newsroom · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy C
[27] Infineon Technologies · Trapped ion quantum computing (Villach QPU platform, 6–12″ wafers, Gen-3 traps, named partners) · product page · 2026 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[28] Quantinuum and Infineon · Infineon and Quantinuum announce partnership to accelerate quantum computing · press release · 2024-11-19 · https://www.quantinuum.com/press-releases/infineon-and-quantinuum-announce-partnership-to-accelerate-quantum-computing-towards-meaningful-real-world-applications C
[29] AQT · AQT lands million euro contract (≈ €9.8 M, 20-qubit system for LRZ / Munich Quantum Valley) · company news · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ C
[30] PostQuantum · The optical table's hidden supply chain: who really wins if trapped-ion quantum computing wins · analysis · 2026 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ P
[31] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[32] Loschnauer, Mosca Toba, Hughes, King, Weber, Srinivas, Matt, Nourshargh, Allcock, Ballance, Matthiesen, Malinowski, Harty · Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits · arXiv:2407.07694; PRX Quantum 6, 040313 · 2024-07-10, 2025 · https://arxiv.org/abs/2407.07694 D
[33] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer · PRX Quantum 4, 040313 (arXiv:2305.12773) · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[34] University of Sussex · Universal Quantum wins €67 M contract from the German Aerospace Center · newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 P
[35] DLR Quantum Computing Initiative · QSea I (eleQtron MAGIC demonstrator with NXP and ParityQC, 2023-03-01 to 2027-02-28) · programme page · 2024-05-30 · https://qci.dlr.de/en/qsea-i/ GC
[36] The Quantum Insider · Trapped-ion quantum computing: companies, technology and where it stands in 2026 · trade press · 2026-06-12 · https://thequantuminsider.com/2026/06/12/trapped-ion-quantum-computing-companies-technology-and-where-it-stands-in-2026/ P
[37] The Quantum Insider · Top Chinese quantum computing companies in 2026 · trade press · 2026-05-15 · https://thequantuminsider.com/2026/05/15/10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/ P
[38] NVIDIA · NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors · developer blog · 2025-11 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ C
Open verification items
- Electronic-gate duration on the 2025 record: the retrievable text of arXiv:2510.17286 states neither the 225.8 µs (2025) nor the ≈ 120 µs (2024) figure. Unverified.
- Quantinuum's "near five-nines logical fidelity with a novel QEC code family" (Q2-2026 call): no paper, no code family named as of 2026-09-03.
- IonQ Forte Mølmer–Sørensen gate times on 30+-ion chains (550–883 µs, median 672 µs; 1Q 110 µs) appear in the main report without a numbered source; not independently verified here.
- Export-control classification of a bare, un-populated ion-trap chip under the September-2024 US quantum ECCNs (4A906 family) and allied national controls — the rule text itself was not consulted here; unverified.
- Infineon press release infpss202604-080 ("Quantum chips: Infineon contributes industrialization", 2026-04) could not be retrieved (navigation-only page); wafer volumes and any new 2026 partners unconfirmed.
- Chinese trapped-ion commercial activity: Qudoor (AbaQ, 32+ claimed patents) is the only ion-trap vendor named in the surveyed 2026 sources; no funding amount, date, valuation or qubit count found.
- Universal Quantum: no delivery, milestone or fidelity result announced against the €67 M DLR contract as of 2026-09-03.
- AQT and QUDORA Technologies (Braunschweig; Tokyo subsidiary opened 2026-05): no equity funding round with a stated amount and date found.
- Quantinuum's Q2-2026 release discloses no bookings, backlog, Helios unit sales or customer names.
Атомарный ион в ловушке
Одиночные ионы Yb⁺/Ba⁺/Ca⁺ в ВЧ-ловушках, запутываемые через общие колебательные моды; самый точный и самый медленный кубит в коммерческой эксплуатации.
Вердикт. Лидер по точности и единственная платформа, работающая с десятками скорректированных логических кубитов, но пропускную способность задают транспорт и охлаждение, а не гейты; 2D-масштабирование не доказано до появления Sol (2027).
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. Акторы и экономика).
Идентичность и происхождение
Кубит на ионе в ловушке — это одиночный атомарный ион (иттербия, бария, кальция или стронция), удерживаемый ВЧ- и статическими полями над микроизготовленными электродами, с логикой на сверхтонких, зеемановских или оптических уровнях. Ионы в цепочке отталкиваются и потому имеют общие квантованные колебательные моды; зависящая от спина сила, приложенная к этим модам, превращает движение в шину, запутывающую любую пару. Cirac и Zoller предложили это в 1995 г.; группа Wineland в NIST в том же году продемонстрировала двухкубитный гейт. Всё коммерческое сегодня — это та же идея плюс микроизготовление поверхностных электродов.
Координаты (граф технологий): сродство к носителю 0.0 — полностью естественный, каждый ион идентичен другому по законам физики, нет производственного разброса, который приходилось бы вычищать калибровкой; время запутывания 10⁻⁴·² с (≈ 63 мкс), детерминированное, без геральдирования; считывание по флуоресценции на циклическом переходе, ≈ 10 мкс, неразрушающее, с поддержкой внутрисхемного (mid-circuit) режима; подвижность за счёт физического транспорта — ионы перевозятся, а не соединяются проводами; управление оптическое, при комнатной температуре; структура ошибок с точки зрения кода — когерентные, утечка (leakage), паулиевские; производство — ловушки с поверхностными электродами класса MEMS.
Физика и пределы
Такт задают частоты ловушки в несколько МГц. Спин-колебательная связь пропорциональна произведению параметра Лэмба–Дике на амплитуду возбуждения, поэтому гейт, существенно более быстрый, чем период колебаний, либо возбуждает не те моды, либо требует оптической мощности, вновь вводящей рассеяние; длительности от микросекунд до сотен микросекунд — физический компромисс, а не инженерная недоработка. С памятью всё наоборот: в магнитно-нечувствительных часовых состояниях один ион удерживает когерентность более часа D[6] — на пять-шесть порядков дольше сверхпроводникового кубита. Ошибка простоя почти бесплатна; платить приходится за само время простоя.
Предел принадлежит возбуждению, а не носителю: лазерные гейты несут неустранимый предел спонтанного излучения, а двухкубитная ошибка 8.4(7)×10⁻⁵ при доплеровской температуре без охлаждения в основное состояние D[4] показывает, что он устраним. Остаются аномальный нагрев от поверхностей электродов, сгущение мод по мере удлинения цепочек и столкновения с остаточным газом, переупорядочивающие или выбивающие цепочку. Последнее и есть архитектурная проблема: декодер, рассчитанный на стохастический паулиевский шум, вместо этого видит, как ионы утекают в метастабильные многообразия или исчезают. Утечка (leakage) достаточно мала, чтобы её приводили численно — 1.1×10⁻⁵ на клиффорд на Helios D[1], — но приводится она отдельно, поскольку не является паулиевской. Криогенные ловушки, симпатическое охлаждение, метастабильные кодировки со стиранием (erasure) и лучший вакуум сдвинули бы этот предел.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное и типичное на масштабе сошлись необычно близко: Helios работает на 98 кубитах Ba⁺ с двухкубитной ошибкой 7.9×10⁻⁴ и полной связностью — в пределах порядка от рекорда. Разрыв — в скорости: гейт занимает ≈ 70 мкс, но слой полной ширины требует ≈ 55 мс, если учесть сортировку, транспорт и повторное охлаждение; на H2 транспорт составлял ~60% времени работы D[1][12].
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | Полностью электронное управление, 10 кубитов / 7 зон: двухкубитная 99.97(1)% | Oxford Ionics | D[32]G |
| 2025-10 | Двухкубитная ошибка 8.4(7)×10⁻⁵, без охлаждения в основное состояние | Oxford Ionics / IonQ | D[4]G |
| 2025-11 | Helios, 98 Ba⁺: двухкубитная 7.9×10⁻⁴, SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴, утечка 1.1×10⁻⁵/клиффорд | Quantinuum | D[1] |
| 2026-02 | 48 скорректированных логических кубитов ([[80,48,4]]), неточность логического гейта 1.0–1.2×10⁻⁴ | Quantinuum | D[7]G |
| 2026-05 | Квантовый объём 32,768, LYNX в стоечном исполнении | AQT | C[23] |
| 2026-06 | Выход на безубыточность памяти на qLDPC: [[18,4,3]] 3.95 ± 0.68 с против 3.3 ± 0.9 с | IonQ | D[11]G |
Доминирующее слагаемое ошибки на масштабе — не гейт, а цена перемещения ионов: возбуждение при транспорте, повторное охлаждение, переупорядочивание, — плюс утечка (leakage), которую декодер не может поглотить. Демонстрации кодов с высокой скоростью отбрасывают на глубине 75–97% выстрелов D[7].
Производство, материалы и цепочка поставок
Ловушки — кремниевые изделия класса MEMS, а не литография, определяющая сам кубит: ион идеален, поэтому разброс по пластине проявляется в геометрии электродов и качестве поверхности, но никогда — как разброс от кубита к кубиту. Значимы две фабрики. Infineon ведёт выделенную платформу QPU в Филлахе на пластинах от 6 до 12 дюймов с анодным сращиванием пластин; её ловушки третьего поколения добавляют электроды вне плоскости, что, по заявлению, повышает удержание примерно в 10 раз, а среди названных пользователей — eleQtron (три поколения), Oxford Ionics, Innsbruck и ETH Zurich C[27]. Honeywell изготавливает ловушки Quantinuum собственными силами — Helios несёт 1,228 электродов D[1], — а сеточная ловушка Sol вернулась с производства и проходит валидацию C[19]; отдельно Infineon в 2024-11 заключила с Quantinuum партнёрство по ловушкам следующего поколения C[28]. Infineon одновременно является единой точкой отказа для IonQ/Oxford Ionics, eleQtron и Universal Quantum P[30] — и именно от этого IonQ откупилась покупкой SkyWater за ≈ $1.8 B (закрыта 2026-07-31) C[21].
Вторая концентрация — оптическая: TOPTICA (выручка > €140 M, ~600 сотрудников) снабжает большинство крупных ионных экспериментов, и узким местом оказывается ультрафиолетовый край — 369 нм для Yb⁺ P[30]. Вакуумная аппаратура и источники атомов серийны; фотонные интерконнекты вновь заносят криогенную зависимость через SNSPD P[30]P), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. Удельная экономика: AQT поставила 20-кубитную стойку в LRZ / Munich Quantum Valley за ≈ €9.8 M (2023-12-05, Bavarian Hightech Agenda) C[29] — ≈ €0.5 M на кубит, «под ключ». Экспортная уязвимость проходит через американские квантовые ECCN сентября 2024 г.; классификация «голого» чипа ловушки здесь не верифицирована.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Линейно не масштабируется именно оптическая адресация каждого иона по отдельности: Helios требует не менее семи лазерных длин волн наряду с 1,228 электродными драйверами D[1]. Считывание дёшево: флуоресценция на ФЭУ или камеру за ≈ 10 мкс, неразрушающее и изначально внутрисхемное (mid-circuit). Требования к задержке мягкие: IonQ закладывает синдромные циклы 1–5 мс D[13], что укладывается в круговые задержки класса NVQLink C[38]G.
Стена смещается вместе с N. На 10³ это число источников возбуждения и площадь оптического стола; исследование WISE утверждает, что полностью связная машина на 1,000 ионов могла бы работать от ~200 источников при наличии коммутирующей электроники внутри ловушки, при 40–2,600 гейтовых слоёв в секунду S[33]G — это бумажный проект, чип не построен. На 10⁴ это межмодульный уровень: удалённое запутывание стоит на 9.7 с⁻¹ через 2 м (белловское состояние 96.9%) D[15] и 250 с⁻¹ в лаборатории D[16] при потребности ~10⁴ с⁻¹. На 10⁶ это выход годных и лазерная мощность. Формирование гейтов и СВЧ-управление относятся к родственным справкам.
Роль в стеке
Носитель питает два именованных пути платформы: Ионы в ловушках — QCCD, лазерные гейты (Quantinuum, AQT) и Ионы в ловушках — электронные гейты, чиповое управление (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). Он требует микроизготовления ловушек с поверхностными электродами и оптико-механической сборки и служит подложкой для гейта Мёльмера–Сёренсена, электронного ближнепольного СВЧ-гейта, метастабильной кодировки со стиранием (erasure) «omg», перевозки ионов, флуоресцентной регистрации и ион-фотонного канала. Он ничего не заменяет и ни с чем не конфликтует: ионы — самодостаточная колонка, и потому уход с них тотален: выше носителя не выживает ничего, кроме компилятора.
Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс. На пути QCCD доминирует транспорт: ≈ 9.7×10⁻³ с на раунд, из них 9.0 мс — транспорт, против слоя полной ширины ≈ 5.5×10⁻² с D[1][12]. На пути электронных гейтов раунд составляет ≈ 1.5×10⁻³ с и задаётся слоями гейтов D[4]. Этот шестикратный разрыв — определяющее число платформы. Соседний пустой слот: криогенный интегрированный на чипе слой возбуждения для ионных ловушек — аналог SFQ/cryo-CMOS — не имеет ни одного решения продуктового масштаба.
Верификация (QCVV)
Заголовочные двухкубитные цифры получены вариантами рандомизированного бенчмаркинга. Рекорд 8.4(7)×10⁻⁵ — это RB с учётом утечки (leakage) из подпространства на одной паре ионов при доплеровской температуре, а не показатель всего устройства, причём доступный текст не даёт длительности гейта D[4]. Показатель Helios 7.9×10⁻⁴ — усреднённая по устройству величина, согласующаяся с формулировкой «99.921%» из отчётности C[19]. Квантовый объём и #AQ — определяемые самими поставщиками составные показатели без протокола воспроизведения C[2][3]. Кроме того, RB выполняется в статике, поэтому перевозка ионов и повторное охлаждение не видны в приводимых ошибках гейтов. Логические результаты сопровождаются долей принятия (0.62(2) D[7]), а безубыточность у IonQ получена постселекцией по утечке (leakage) D[11]; ни то, ни другое не является безусловным. Ни одна ионная платформа не опубликовала масштабирования по расстоянию типа Λ.
Противоречия. Длительность электронного гейта в графе технологий указана как 225.8 мкс (2025) или ≈ 120 мкс (2024), а в аннотации 2025 г. не указана вовсе — не верифицировано. Заявление Quantinuum о «логической точности почти в пять девяток с новым семейством кодов QEC» C[19] опережает опубликованную неточность логического гейта 1.0–1.2×10⁻⁴ D[7]; семейство кодов не опубликовано, поэтому в силе остаётся значение D. IonQ Tempo продвигается с «99.9%» и #AQ 64 без опубликованных времён гейтов C[3][26].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | QCCD с лазерными гейтами; Helios на 98 кубитов, 48 логических кубитов; Sol, Apollo | D[7] |
| IonQ | разработчик | США | Длинные цепочки плюс электронные гейты Oxford Ionics; безубыточность на qLDPC; владеет SkyWater | D[11] |
| Honeywell | поставщик | США | Изготовление ловушек Quantinuum по MEMS-технологии собственными силами; якорный акционер | C[18] |
| Infineon Technologies | поставщик | Австрия/Германия | Внешняя фабрика (foundry) ионных ловушек, Филлах, 6–12″, ловушки 3-го поколения | C[27] |
| AQT | разработчик | Австрия | Ионные системы в 19″ стойке; QV 32,768; установка в LRZ | C[29] |
| eleQtron | разработчик | Германия | СВЧ-управление ионами; демонстратор DLR QSea I; портфель заказов €54 M | G[35] |
| Quantum Art | разработчик | Израиль | Многоядерная архитектура на ионах в ловушках; Series A на $140 M | P[22] |
| Universal Quantum | разработчик | Великобритания | Модульная ловушечная машина по контракту с DLR на €67 M; ничего не поставлено | P[34] |
| Tsinghua University | исследования | Китай | Аналоговое моделирование на 2D-кристалле из 512 ионов; память часового масштаба | D[17] |
| Qudoor | разработчик | Китай | Ионно-ловушечные системы AbaQ и облачный доступ; заявлено 32+ патента | P[37] |
Деньги.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · контракт с DLR · €67 M · объявлено P[34]G
- 2023-12-05 · AQT · контракт, 20-кубитная система для LRZ · ≈ €9.8 M · Bavarian StMWK/StMWi · закрыт C[29]
- 2025-11-06 · IonQ, Quantinuum · стадия B DARPA QBI · до $15 M на участника · отобраны G[31]G
- 2025-10-12 · IonQ · размещение акций · 1.0 B + 2.0 B по $93/акцию · закрыто G
- 2025-09-04 · Quantinuum · раунд · 600 M при оценке 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · закрыт G[18]G
- 2025-09-17 · IonQ · M&A Oxford Ionics · $1.075 B · закрыто C[20]G
- 2026-04-27 · Quantum Art · расширение раунда Series A · 100 M → 140 M · закрыто P[22]G
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M · портфель заказов €54 M · закрыто C[23]G
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · 1.68 B брутто по 60/акцию · закрыто G[19]G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A SkyWater · ≈ $1.8 B · закрыто C[21]G
- 2026-06-30 · выручка за 2-й квартал 2026 финансового года · Quantinuum 8.0 M, денежные средства 2.1 B, прогноз 28–32 M; IonQ 80.1 M, денежные средства 3.0 B, прогноз 280–290 M C[19][26]
Рынок и цепочка поставок. Деньги за оборудование достаются TOPTICA, Infineon и серийным поставщикам вакуумной техники; риск концентрации реален лишь в двух местах — ультрафиолетовые лазеры и фабрика Infineon, на которой держатся три в остальном независимых разработчика P[30]. При цене ≈ €9.8 M за 20-кубитную стойку C[29] отраслевая выручка по ионам составляет порядка одной крупной системы в квартал плюс облачный доступ. Оплачивающие цели: G1 (симулятор Tsinghua), G2 и G5 (облако), G3 (логические кубиты Helios, память на qLDPC у IonQ), G7 (стойки AQT, портфель заказов eleQtron), G6 — на стадии прототипа. G4 финансируется рынками капитала и DARPA, а не заказчиками.
ИС и стандарты. Названные семейства: электронное управление кубитами Oxford Ionics и архитектура внутриловушечной коммутации WISE S[33]; патенты Honeywell/Quantinuum на QCCD-переходы и сеточные ловушки, стоящие за обменом ионов на 2.5 кГц и транспортом со скоростью 4 м/с D[14]; процесс Infineon с анодным сращиванием и трёхмерными электродами C[27]; детекторный портфель ID Quantique, теперь принадлежащий IonQ C[21]. Датированного количества патентов, специфичных для ионов, из названной базы данных не найдено; срез PatSnap на 2026-06-30 не содержит строки по ионам PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Стандарта, специфичного для ионов, не существует.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum: Helios (обещано 2024-09-10 · на 2025 г. · запущен 2025-11-05) G; Sol (обещано 2024-09-10 · на 2027 г. · чип ловушки изготовлен, проходит валидацию); Apollo (на 2029 г. · «идёт по графику», только прототипы) C[19]. Достоверность высокая — обещанные даты выдержаны, — за исключением неопубликованного семейства кодов «пять девяток». IonQ: 4,000 кубитов (обещано в 2020 г. · на 2026 г. · промах ~в 40 раз) P[25]; 256 кубитов с точностью 99.99% (обещано 2025-06-13 · на 2026 г. · сдвинуто на первое полугодие 2027 г.) R[25]; 10,000 на одном чипе (на 2027 г. · данных по нагреву 2D-ловушки и по интерконнекту не опубликовано). Достоверность смешанная: физика поддаётся рецензированию, графики — нет. AQT выдаёт свои рекорды QV в срок; Universal Quantum не объявила ничего в счёт своего контракта 2022 г. P[34].
Стратегическое прочтение. Если ионы победят, Honeywell и Infineon получат структурную ренту — первая за счёт вертикальной интеграции, которую никто не может скопировать, вторая как единственная внешняя фабрика ловушек, — а TOPTICA станет узким горлом. Покупка SkyWater компанией IonQ превращает зависимость от поставщика в собственный актив: это ставка на то, что дефицитный ресурс — изготовление ловушек, а не физика кубита. Угроза замещения исходит не от сверхпроводниковых схем (быстрее такт, хуже точность), а от нейтральных атомов: тот же естественный носитель, та же насыщенная оптикой инженерия, уже тысячи узлов, и точность подтягивается. Переговорная сила по-прежнему у поставщиков платформ: квантовое подразделение Infineon — погрешность округления внутри компании с оборотом €15 B P[30] и не может назначать цену как монополист.
Открытая ниша: небольшая компания в области QCVV/SFQ подключается по трём швам. Первое — бенчмаркинг с учётом транспорта: ни один опубликованный протокол не относит перевозку ионов и повторное охлаждение на показатель качества уровня гейта, хотя именно эти слагаемые задают производный такт; вариант на зеркальных схемах, сообщающий ошибку на слой для движущейся машины, был бы напрямую сопоставим между поставщиками. Второе — логические метрики с поправкой на долю принятия и на утечку (leakage): при постселекции, отбрасывающей 62–97% выстрелов, соглашение о безусловной логической ошибке разрешило бы несколько споров, названных выше. Третье — пустой слот криогенного возбуждения: у ионных ловушек при 4 K нет интегрированного на чипе слоя возбуждения, из-за чего формирование SFQ-импульсов внутри корпуса ловушки остаётся незанятым вопросом.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если: Sol выйдет в 2027 г. с ≥ 192 физическими кубитами на 2D-сеточной ловушке и с опубликованным временем слоя лучше ≈ 55 мс; какой-либо ионный поставщик опубликует масштабирование Λ > 1 по d = 3→5→7; удалённое запутывание перешагнёт 10³ с⁻¹. Понизить, если: IonQ не покажет 256 кубитов с точностью 99.99% к концу 2027 г. (сдвиг уже был один раз); Sol не улучшит время слоя; или семейство кодов «пять девяток» останется неопубликованным ещё год.
Лучший сценарий к 2029 г.: Apollo выходит с сотнями логических кубитов на уровне 10⁻⁶–10⁻¹⁰, и ионы забирают себе раннюю отказоустойчивость, а дефицит такта поглощается алгоритмами, требовательными к глубине. Худший сценарий: 2D-масштабирование умножает стоимость транспорта вместо того, чтобы её амортизировать, время слоя остаётся в десятках миллисекунд, и ионы становятся высокоточным инструментом с низкой пропускной способностью для исследований по QEC, тогда как объём забирают нейтральные атомы и сверхпроводниковые схемы.
Открытые вопросы: масштабируется ли нагрев сеточной ловушки с числом зон или с площадью электродов? Можно ли превращать утечку (leakage) в стирание (erasure) достаточно быстро, чтобы декодеры перестали за неё платить? Какова реальная длительность электронного гейта при полной ширине? Достижимо ли удалённое запутывание 10⁴ с⁻¹ в принципе? Кто станет вторым источником поставок в дополнение к Infineon?
Источники
[1] Quantinuum · Helios: a 98-qubit trapped-ion quantum computer · arXiv:2511.05465, and Nature · 2025-11, 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4 D
[2] Quantinuum · Quantum Volume (glossary entry) · company website · 2026 · https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume C
[3] IonQ · Forte system specifications · company website · 2026 · https://www.ionq.com/quantum-systems/forte C
[4] Hughes, Srinivas, Loschnauer, Knaack, Matt, Ballance, Malinowski, Harty, Sutherland (Oxford Ionics / IonQ) · Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling · arXiv:2510.17286 · 2025-10-20 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[5] Oxford (Lucas group) · Single-qubit gate error 1.5×10⁻⁷ · arXiv:2412.04421 · 2024-12 · https://arxiv.org/abs/2412.04421 D
[6] Wang, Zhang, Kim et al. (Tsinghua) · Single-ion qubit coherence beyond one hour · arXiv:2008.00251 · 2020-08 · https://arxiv.org/abs/2008.00251 D
[7] Quantinuum · Computing with many encoded logical qubits beyond break-even · arXiv:2602.22211 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.22211 D
[8] Quantinuum · Teleporting to new heights (logical teleportation 99.82%) · company blog · 2025 · https://www.quantinuum.com/blog/teleporting-to-new-heights C
[9] Quantinuum · Magic states in the [[6,2,2]] code at 7×10⁻⁵ infidelity · arXiv:2506.14688 · 2025-06 · https://arxiv.org/abs/2506.14688 D
[10] Quantinuum · Fault-tolerant QAOA and HHL with a Steane-code T gate · arXiv:2603.04584 · 2026-03 · https://arxiv.org/abs/2603.04584 D
[11] Tham, Goldman, Debnath, Nielsen, Pisenti, Wright, Gamble, Delfosse (IonQ) · Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 · https://arxiv.org/abs/2606.06455 D
[12] Quantinuum · The H2 racetrack trapped-ion quantum processor · arXiv:2305.03828 · 2023-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03828 D
[13] IonQ · Real-time decoding for trapped-ion QEC (1–5 ms syndrome cycles) · arXiv:2608.25027 · 2026-08 · https://arxiv.org/abs/2608.25027 D
[14] Quantinuum · Grid trap with 2.5 kHz ion exchange (arXiv:2403.00756) and junction transport at 4 m/s (arXiv:2206.11888) · 2024-03, 2022-06 · https://arxiv.org/abs/2403.00756 · https://arxiv.org/abs/2206.11888 D
[15] Main, Drmota, Nadlinger, Ainley, Agrawal, Nichol, Srinivas, Araneda, Lucas (Oxford) · Distributed quantum computing across an optical network link · Nature · 2025-02 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x D
[16] Duke / University of Maryland · Remote ion–ion entanglement at 250 s⁻¹ · arXiv:2404.16167 · 2024-04 · https://arxiv.org/abs/2404.16167 D
[17] Guo, Ye, Kim et al. (Tsinghua) · Site-resolved two-dimensional quantum simulator with 512 ions · Nature · 2024-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0 D
[18] Honeywell · 600 million capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money valuation · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale G
[19] Quantinuum · Pricing of upsized IPO; Second quarter 2026 results · press releases · 2026-06-03, 2026-08 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results GC
[20] IonQ · IonQ completes acquisition of Oxford Ionics · newsroom · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[21] IonQ · IonQ completes acquisition of SkyWater Technology · newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[22] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M to scale trapped-ion architecture · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[23] AQT · LYNX quantum volume record · company news · 2026-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ ; eleQtron · €57 million Series A · company news · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[24] Quantinuum · Accelerated roadmap to universal fault-tolerant quantum computing by 2030 · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[25] IonQ · IonQ's accelerated roadmap · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality ; PostQuantum · IonQ company profile (2020 roadmap record) · 2026 · https://postquantum.com/quantum-computing-companies/ionq/ RP
[26] IonQ · IonQ announces record second quarter 2026 revenues, growing 287% YoY · newsroom · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy C
[27] Infineon Technologies · Trapped ion quantum computing (Villach QPU platform, 6–12″ wafers, Gen-3 traps, named partners) · product page · 2026 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[28] Quantinuum and Infineon · Infineon and Quantinuum announce partnership to accelerate quantum computing · press release · 2024-11-19 · https://www.quantinuum.com/press-releases/infineon-and-quantinuum-announce-partnership-to-accelerate-quantum-computing-towards-meaningful-real-world-applications C
[29] AQT · AQT lands million euro contract (≈ €9.8 M, 20-qubit system for LRZ / Munich Quantum Valley) · company news · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ C
[30] PostQuantum · The optical table's hidden supply chain: who really wins if trapped-ion quantum computing wins · analysis · 2026 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ P
[31] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[32] Loschnauer, Mosca Toba, Hughes, King, Weber, Srinivas, Matt, Nourshargh, Allcock, Ballance, Matthiesen, Malinowski, Harty · Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits · arXiv:2407.07694; PRX Quantum 6, 040313 · 2024-07-10, 2025 · https://arxiv.org/abs/2407.07694 D
[33] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer · PRX Quantum 4, 040313 (arXiv:2305.12773) · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[34] University of Sussex · Universal Quantum wins €67 M contract from the German Aerospace Center · newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 P
[35] DLR Quantum Computing Initiative · QSea I (eleQtron MAGIC demonstrator with NXP and ParityQC, 2023-03-01 to 2027-02-28) · programme page · 2024-05-30 · https://qci.dlr.de/en/qsea-i/ GC
[36] The Quantum Insider · Trapped-ion quantum computing: companies, technology and where it stands in 2026 · trade press · 2026-06-12 · https://thequantuminsider.com/2026/06/12/trapped-ion-quantum-computing-companies-technology-and-where-it-stands-in-2026/ P
[37] The Quantum Insider · Top Chinese quantum computing companies in 2026 · trade press · 2026-05-15 · https://thequantuminsider.com/2026/05/15/10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/ P
[38] NVIDIA · NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors · developer blog · 2025-11 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ C
Открытые пункты верификации
- Длительность электронного гейта в рекорде 2025 г.: доступный текст arXiv:2510.17286 не содержит ни цифры 225.8 мкс (2025), ни ≈ 120 мкс (2024). Не верифицировано.
- Заявление Quantinuum о «логической точности почти в пять девяток с новым семейством кодов QEC» (звонок по итогам 2-го квартала 2026 г.): по состоянию на 2026-09-03 нет ни статьи, ни названного семейства кодов.
- Времена гейтов Мёльмера–Сёренсена на IonQ Forte для цепочек из 30+ ионов (550–883 мкс, медиана 672 мкс; однокубитный 110 мкс) фигурируют в основном отчёте без нумерованного источника; здесь независимо не верифицированы.
- Экспортно-контрольная классификация «голого», незаполненного чипа ионной ловушки в рамках американских квантовых ECCN сентября 2024 г. (семейство 4A906) и союзных национальных режимов — сам текст правила здесь не рассматривался; не верифицировано.
- Пресс-релиз Infineon infpss202604-080 («Quantum chips: Infineon contributes industrialization», 2026-04) получить не удалось (страница содержит только навигацию); объёмы пластин и возможные новые партнёры 2026 г. не подтверждены.
- Коммерческая активность по ионным ловушкам в Китае: Qudoor (AbaQ, заявлено 32+ патента) — единственный поставщик ионных ловушек, названный в обследованных источниках 2026 г.; ни суммы финансирования, ни даты, ни оценки, ни числа кубитов не найдено.
- Universal Quantum: по состоянию на 2026-09-03 в счёт контракта с DLR на €67 M не объявлено ни поставки, ни прохождения вехи, ни результата по точности.
- AQT и QUDORA Technologies (Брауншвейг; дочерняя компания в Токио открыта 2026-05): раунда акционерного финансирования с указанными суммой и датой не найдено.
- Релиз Quantinuum по итогам 2-го квартала 2026 г. не раскрывает ни заказов, ни портфеля заказов, ни продаж установок Helios, ни имён заказчиков.
Transmon
Capacitively shunted Josephson junction (Koch 2007); the carrier behind Willow, Heron/Nighthawk and Zuchongzhi, with the fastest deterministic gate and QEC cycle of any demonstrated qubit.
Verdict. Best-funded and fastest carrier, capped by ~10⁻³ two-qubit and ~10⁻² readout errors at scale and hourly correlated bursts. Confirm if a ≥100-qubit lattice shows Λ ≥ 3 with median 2Q error < 10⁻³ by 2028; otherwise demote to component status.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A transmon is an Al/AlOx/Al Josephson junction shunted by a large capacitor so that EJ/E_C ≈ 50–100 D[1]. Charge dispersion falls exponentially in √(8E_J/E_C), removing 1/f charge noise at the price of a weak anharmonicity α ≈ −EC ≈ −200 to −300 MHz; the qubit is the lowest two levels of a 4–6 GHz oscillator D[1]. Koch et al. proposed it in 2007 D[1]; the 3D transmon (2011) D[2] and the UCSB/Google Xmon (2014) D[3] fixed the two lineages still in use, fixed-frequency (IBM) and flux-tunable (Google, IQM, USTC).
Coordinates (technology graph):
- a: affinity 1.0, fabricated (no natural counterpart).
- b: characteristic time 10⁻⁸ s, deterministic entangling; the 1/α leakage bound puts the pulse floor near 10 ns.
- c: readout dispersive microwave, 10⁻⁶·⁵ s (≈ 320 ns), non-destructive, mid-circuit capable.
- d: mobility static, nearest-neighbour wiring.
- e: control microwave from room-temperature electronics; cold-stage variants (cryo-CMOS, SFQ) at ≤ 5 qubits.
- f: error structure leakage + stochastic Pauli + correlated bursts + coherent/calibration.
- g: manufacturing superconducting lithography.
Physics & limits
Residual thermal population (0.1% at 35 mK in a 3D transmon D[54], ≈ 1% at 40–60 mK for a 5 GHz qubit S[54]) makes reset and readout the SPAM floor. Anharmonicity bounds single-qubit gates at 10–25 ns and tunable-coupler CZ at 25–50 ns D[4][7]P[5]; cross-resonance takes ≈ 200–500 ns D[6].
The floor is decoherence over gate time: with Willow's mean T1 = 68 µs D[7] a 40 ns CZ carries ≈ 6×10⁻⁴ of incoherent error S[7]; at the record T1 = 1.68 ms of a single Ta-on-Si test transmon D[8] it falls below 5×10⁻⁵ S[8]. Loss is dominated by two-level systems (TLS) in amorphous interface oxides D[8], with quasiparticles, Purcell decay and flux noise below.
Most of the twirled channel is stochastic Pauli, so Willow's Λ = 2.14 D[7] matches theory. Leakage to |2⟩ accumulates under QEC unless removed each cycle (USTC's all-microwave reset cut it 72×, to 6.4×10⁻⁴, on 107 qubits D[9]). Coherent errors (residual ZZ, TLS drift) forced reinforcement-learning recalibration inside Google's 2026-07 QEC run D[10]. Correlated bursts (ionizing particles flooding the chip with quasiparticles) hit all qubits at once — roughly one per 10 s on Sycamore in 2021 D[11], about one per hour on Willow after gap engineering D[7][12] — truncating long memory runs by bursts, not distance. Moving the floor means new materials (Ta, encapsulated Nb), fluxonium-scale anharmonicity, radiation management or erasure conversion (dual-rail).
Engineering state of the art
Best isolated devices: T1 1.68 ms, Q 2.5×10⁷, 1Q 99.994% D[8]; CZ 99.93% and 280 ns readout at 99.94% on a two-qubit IQM chip D[13]; Toshiba's double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns D[4].
Typical at ≥ 100 qubits: Willow, 105 q — mean T1 68 µs, CZ error 0.33%, readout 99.5%, QEC cycle 1.1 µs D[7]C[14]; IBM fleet error-per-layered-gate 3.7×10⁻³ typical, 1.9×10⁻³ best (2026-07) C[15]; Zuchongzhi 3.0, 105 q — 2Q 99.62%, readout 99.13% D[16]; Rigetti Cepheus-1-108Q chiplets — median 2Q 99.1% CG.
| Year | Figure | Who | Evidence |
|---|---|---|---|
| 2019 | Sycamore 53 q, simultaneous 2Q error 0.62% | D[20] | |
| 2023 | Condor, 1,121 qubits on one chip | IBM | C[21] |
| 2024 | Willow 105 q, Λ = 2.14 | D[7] | |
| 2025 | 2D transmon T1 1.68 ms | Princeton | D[8] |
| 2026 | d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle | D[10] |
At scale the two-qubit gate is the largest error term (~40% of Google's colour-code budget) D[22], then readout (~10⁻² on fleets C[15]) and leakage; the lattice tail matters more than the median.
Manufacturing, materials & supply chain
Process: Nb or Ta on high-resistivity Si or sapphire; shadow-evaporated Al/AlOx/Al junctions; flip-chip 3D integration. On 300 mm CMOS tooling imec/KU Leuven reported 393 of 400 working transmons (98.25%), median T1 ≈ 75 µs (42–113 µs) D[23]G: uniformity, not coherence. Fixed-frequency lattices must also hit frequency targets (junction scatter becomes collisions) by laser annealing (IBM), alternating-bias annealing (Rigetti, 97.4% success) D[24] or tunable couplers.
Cost and energy: no vendor publishes $/qubit; proxies are IQM's €33 M LUMI contract P[26] and IBM's 14 nm cryo-controller at 23 mW per qubit at 4 K D[27] — tens of watts at 10³ qubits, hence the SFQ case (nW per qubit claimed C[58]).
Supply chain: dilution refrigerators from Bluefors (FI), Oxford Instruments (UK), FormFactor and Maybell (US); ³He from tritium decay in state inventories (US: NNSA G[55]), no merchant producer; 4 K HEMT amplifiers effectively one vendor (Low Noise Factory, SE); control electronics competitive (Quantum Machines, Qblox, Zurich Instruments); merchant QPUs from QuantWare (NL) P[29]; foundries Anderon (IBM Albany spin-off, 2026-05; 1 B CHIPS letter of intent, 1 B IBM cash stated separately) P[30]G[31] and GlobalFoundries ($375 M LOI) G[31].
Export controls: the BIS interim final rule of 2024-09-06 covers quantum computers from 34 qubits (ECCN 4A906), dilution refrigerators ≥ 600 µW at 0.1 K for 48 h (3A904), cryogenic wafer probers (3B904) and parametric amplifiers (3A901.b) G[32]G; Chinese vendors therefore build 10 mK refrigerators domestically (2026-05-15) P[19].
Control, readout & I/O burden
A tunable lattice needs one XY and one Z line per qubit plus one per coupler (Sycamore: ≈ 3.6 control lines per qubit before readout D[20]); readout multiplexes ≈ 6–10 qubits per feedline D[7]; each line is a DAC channel plus attenuated coax, so cost and heat scale with N.
Latency: the QEC cycle is 1.1 µs; Google's real-time decoder ran at 63 µs mean latency for d=5 D[7]; IBM's Relay-BP targets < 1 µs per cycle in simulation S[33] for the gross code (IBM's [[144,12,12]] bivariate-bicycle qLDPC code, 12 logical qubits in 288 physical D[57]).
Walls: 10³ reached (Condor, 1,121 qubits C[21]); Bluefors' KIDE (> 4,000 RF lines, > 1,000 qubits; product page, 2026-06) C[34] is one cryostat's ceiling. 10⁴ needs 4 K cryo-CMOS (HRL: d=5 repetition code from a ≤ 3.5 W controller D[35]G) or millikelvin SFQ (SEEQC: 1Q up to 99.9% on ≤ 5 qubits D[28]P · 2026-03-10">G) plus multi-cryostat modules (IBM coupled two cells, 2026-08 C[36]). 10⁶ has no closed design: on-chip flux DACs, cold decoding and inter-fridge links (ETH: 30 m at 80.4% Bell fidelity D[37]) are sub-scale.
Role in the stack
Paths: the superconducting path and the dual-rail erasure path (transmon as ancilla or one rail); no off-diagonal reading, not a hub. Requires superconducting lithography; provides the carrier for tunable-coupler and cross-resonance gates, the ancilla for bosonic-cavity gates, the bare-qubit subspace, the dispersive shift for microwave readout and the microwave side of the optical transducer. Replaced by fluxonium, which buys anharmonicity and T1 for a flux bias per qubit, sub-GHz control and redesigned readout. Conflicts with SFQ control: switching photons poisoned qubits with quasiparticles in the 2023 multi-chip module (0.96 of 1.2% error per Clifford) D[39]; SEEQC claims it engineered away C[58], so the conflict stands until an independent lattice-scale check. Derived clock of the superconducting path ≈ 6.5×10⁻⁷ s (651 ns; derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path), readout 282 ns of it and readout-plus-reset two-thirds, against the measured 1.1 µs Willow cycle D[7] — the fastest demonstrated path, which G4 (large-scale fault tolerance) pays for. Bordering empty slots: the microwave–optical transducer (≈ 3 orders of magnitude short of remote gates S[40]) and cryogenic decoding.
Verification (QCVV)
Headline numbers come from Clifford RB/IRB, simultaneous XEB (Google), IBM's layer fidelity/EPLG and readout assignment matrices; Λ is a fit of logical error vs distance under one decoder. Missed here: isolated vs simultaneous operation (record chips are isolated); coherent errors averaged into a depolarising number; leakage, invisible to RB and often post-selected away; drift between calibration and use; and conventions (Rigetti quotes medians, IBM its best device, IQM a two-qubit chip). IBM's 2026-07 "70 logical qubits" is an error-detecting, post-selected result D[41], not fault tolerance.
Replication: below-threshold scaling reproduced by USTC on 107 qubits with Λ = 1.40 D[9]. Disputes: 2019 supremacy sampling reproduced by tensor networks D[42]; the 2023 IBM "utility" experiment simulated classically within weeks D[43][44]; Google's 2026-07 paper reports no Λ for the d=7 run D[10]. Value conflict: imec's 300 mm T1 is often quoted as "> 100 µs"; the paper's median is ≈ 75 µs D[23]G, used here.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | Activity | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | developer | US | Willow 105 q, Λ = 2.14; d=7 memory | D[7][10] |
| IBM | developer | US | Heron/Nighthawk fleet; Starling roadmap; Anderon spin-out | C[15][59]P[30] |
| Rigetti | developer | US | Cepheus-1-108Q chiplets; own fab | C[17] |
| IQM | developer | FI | 26 systems sold, 17 installed | C[46]G |
| USTC | research | CN | Zuchongzhi 3.x, 105 q; Λ = 1.40 | D[9][16] |
| SEEQC | supplier | US | millikelvin SFQ control; IBM integration under QBI | D[28]P · 2026-03-10">G |
Money.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B (up to $15 M each) · IBM the only transmon-lattice vendor of eleven; Google and Rigetti stayed at Stage A G[50]GG
- 2026-01-20 · D-Wave · M&A, Quantum Circuits (dual-rail cavities on transmon ancillae) · $550 M (stock + cash) · closed C[48]GG
- 2026-05-05 · QuantWare (merchant QPUs; VIO-40K roadmap RG) · Series B · 178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners (new investors, no lead) · > 210 M cumulative · closed P[29]
- 2026-05-18 · Nord Quantique · growth-equity financing · 30 M at a 1.4 B valuation · closed C[49]G
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · CHIPS letters of intent (2.013 B, nine companies) · IBM/Anderon 1 B, GlobalFoundries 375 M, Rigetti ≤ 100 M, D-Wave $100 M · non-binding LOI G[31]G
- 2026-06-02 · IBM · commitment · > 10 B over five years, the 1 B cash into Anderon stated separately · announced C[45]G
- 2026-06-03 · OQC (coaxmon developer D[25]) · Series C · £260 M (~$350 M) · led by Bullhound · valuation undisclosed · closed C[47]G
- 2026-07-02 · IQM · listing, Nasdaq and Helsinki · pro-forma cash €337 M · closed CG
- 2026-08-04 · IQM · H1-2026 results · revenue €8.9 M (+47%), cash €309 M · reported P[26]
- 2026-08-06 · Rigetti · Q2-2026 results · revenue 5.1 M, GAAP loss 52.6 M, cash $541.3 M · reported C[17]
Market & supply chain. Enabling equipment is more concentrated than the QPU market. Unit economics are unpublished; the €33 M IQM contract P[26] and the $550 M Quantum Circuits price CG are the only quotable points. Paying goals: G7 (deployable systems) and G2 (error-mitigated utility) today; G3 (early fault tolerance) via QBI-style programmes from 2027 G; G4 (large-scale fault tolerance) after 2029 RG; G1 (analog simulation), G5 (optimisation) and G6 (networking) bring no transmon-specific revenue.
IP & standards. PatSnap (to 2026-06-30): IBM 4,388 quantum patent families, Google 2,385, Microsoft 1,175; superconducting devices (H10N 60) IBM 783, Google 357 P[52]G established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. No litigation found; no transmon-specific family verified. Open stacks commoditise the layer above: Qiskit (IBM claims ≈ 70% of developers C[45]), Cirq/Stim, OpenQASM 3, NVQLink CG.
Roadmaps & track record.
- IBM Kookaburra (2022-05-10 · 2025, as a 1,386-qubit multi-chip processor C[56]; re-promised 2025-06-10 · 2026, as the first qLDPC module R[59] · not delivered as of 2026-09-03 R[53]G).
- IBM Nighthawk (2025-06-10 · 2025 · delivered 2025-12) and Starling (2025-06-10 · 2029, 200 logical / 10⁸ gates · open) RG.
- Google milestone 3, 10⁻⁶ logical error (undated · no Willow successor published; neutral-atom track opened 2026-03-24) R[10]G.
- Rigetti 108 q at 99.5% (promised for end-2025 · GA 2026-04-07 at median 99.1%; 99.5% moved to "later 2026") CG.
- Fujitsu/RIKEN 1,000 qubits (promised 2025-04-22 · fiscal 2026 · not launched as of 2026-09-03) R[18]G.
Credibility: IBM high on cadence, weak on its first qLDPC module and on "advantage" claims; Google high on physics, opaque on schedule; Rigetti chronic slips; Fujitsu unproven.
Strategic reading. If transmons win, foundry owners and cryogenic suppliers win regardless of vendor; fabless transmon start-ups lose — consolidation (Atlantic Quantum → Google, 2025-10-03 P[38]G; Quantum Circuits → D-Wave) is visible. Substitution threats: fluxonium in the same fab, dual-rail/bosonic encodings that demote the transmon to an ancilla, atoms and spins for density. ³He, HEMT and fridge suppliers hold bargaining power; platform vendors escape by vertical integration.
Open niche: the credibility gap is at-scale QCVV — simultaneous, drift-aware, leakage- and burst-resolved benchmarks that buyers (EuroHPC, C-DAC, DARPA-style audits) lack — and the transmon–SFQ conflict (quasiparticle poisoning under cold digital control) is a measurement problem a QCVV/SFQ house can own first.
Outlook & open questions
Milestones, 12–24 months: (1) Kookaburra runs a gross-code memory below break-even — confirm; nothing by end-2027 demotes IBM's 2029 date RG. (2) Google publishes Λ ≥ 3 or a 10⁻⁶ logical memory at d ≥ 9 — confirm; a second year without a Willow successor demotes D[10]. (3) QBI Stage C (expected around Q4 2026 GP[51]) promotes a transmon vendor. (4) SFQ or cryo-CMOS drives ≥ 50 transmons without a fidelity penalty D[28][35]. Best case 2029: a Starling-class 200-logical machine RG and a d ≥ 11 Google memory; worst: Λ near 2, readout at 10⁻², bursts cap distance, the transmon survives only as an ancilla and capital rotates to atoms and spins. Open questions: does millisecond Ta/Si coherence survive a 100-qubit process with couplers; is the at-scale 2Q floor coherent (calibration) or incoherent; can readout reach 10⁻³ in < 300 ns across a lattice. Watch: Google's next paper, Kookaburra, the Stage C list.
Sources
[1] Koch et al. · Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box · Phys. Rev. A 76, 042319 · 2007-10 · https://arxiv.org/abs/cond-mat/0703002
[2] Paik et al. · Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture · Phys. Rev. Lett. 107, 240501 · 2011-12 · https://arxiv.org/abs/1105.4652
[3] Barends et al. · Superconducting quantum circuits at the surface code threshold for fault tolerance · Nature 508, 500 · 2014-04 · https://arxiv.org/abs/1402.4848
[4] Toshiba (Kubo et al.) · Double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns · Phys. Rev. X 14, 041050 · 2024-11 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050
[5] P The Quantum Insider · Oxford researchers demonstrate fast 99.8%-fidelity two-qubit gate (25 ns CZ) · trade press · 2025-03-26 · https://thequantuminsider.com/2025/03/26/oxford-researchers-demonstrate-fast-99-8-fidelity-two-qubit-gate-using-simplified-circuit-design/
[6] Kandala et al. (IBM) · Engineered-ZZ cross-resonance CNOT at 99.77% · Phys. Rev. Lett. 127, 130501 · 2021-09 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501
[7] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[8] Bland et al. (Princeton) · 2D transmons with lifetimes and coherence times exceeding 1 millisecond · arXiv:2503.14798; Nature · 2025-03-19 · https://arxiv.org/abs/2503.14798
[9] USTC · 107-qubit surface code below threshold with leakage reset · Phys. Rev. Lett. · 2025-12 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[10] Google Quantum AI · RL-steered QEC, d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle (arXiv:2511.08493) · Nature · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[11] McEwen et al. · Resolving catastrophic error bursts from cosmic rays in large arrays of superconducting qubits · Nature Physics 18, 107 · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2104.05219
[12] McEwen et al. · Resisting high-energy impact events through gap engineering in superconducting qubit arrays · arXiv:2408.13687 · 2024-08 · https://arxiv.org/abs/2408.13687
[13] IQM · Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device · arXiv:2508.16437; PRX Quantum · 2025-08 · https://arxiv.org/abs/2508.16437
[14] C Google Quantum AI · Willow fidelities and "Quantum Echoes" verifiable advantage · Google blog · 2025-10 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[15] C IBM Quantum · What's new Q2 2026 (fleet EPLG) · IBM Quantum blog · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
[16] Gao et al. (USTC) · Zuchongzhi 3.0, 105-qubit processor · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025-03 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601
[17] C Rigetti · Second-quarter 2026 financial results · investor release · 2026-08-06 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-reports-second-quarter-2026-financial-results
[18] C Fujitsu · Quantum research page (1,000-qubit machine, fiscal 2026) · fujitsu.com · accessed 2026-09-03 · https://global.fujitsu/en-global/technology/research/quantum
[19] P The Quantum Insider · 10-plus companies leading the quantum technologies race in China · trade press · 2026-05-15 · https://thequantuminsider.com/2026/05/15/10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/
[20] Arute et al. · Quantum supremacy using a programmable superconducting processor · Nature 574, 505 · 2019-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5
[21] C IBM · Quantum roadmap to 2033 (Condor 1,121 qubits) · IBM Quantum blog · 2023-12 · https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033
[22] Google Quantum AI · Scaling and logic in the colour code on a superconducting quantum processor · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[23] Van Damme et al. (imec/KU Leuven) · Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers · Nature 634 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9
[24] Rigetti (Pappas et al.) · Alternating-bias assisted annealing of junctions · Communications Materials · 2024-08 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
[25] OQC · More than 500 qubits on one 3-inch die · arXiv:2602.12773 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.12773
[26] P Investing.com · IQM Q2 2026 results slides: backlog up 52%, revenue up 47% in H1 · trade press · 2026-08 · https://www.investing.com/news/company-news/iqm-q2-2026-slides-backlog-surges-52-revenue-up-47-in-h1-93CH-4834587
[27] IBM · 14 nm cryo-CMOS qubit controller at 4 K · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
[28] SEEQC · SFQ qubit control at millikelvin · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[29] P PostQuantum · QuantWare $178 M Series B (Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners) · trade press · 2026-05-06 · https://postquantum.com/industry-news/quantware-178m-series-b-qoa/
[30] P Tom's Hardware · IBM spins off Anderon quantum chip foundry · trade press · 2026-05 · https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding
[31] US Department of Commerce / NIST · Letters of intent to 9 quantum companies, $2 billion · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[32] US BIS · Interim final rule: quantum ECCNs 4A906, 3A904, 3B904, 3A901.b · Federal Register (BIS-2024-0020) · 2024-09-06 · https://downloads.regulations.gov/BIS-2024-0020-0001/content.htm
[33] IBM · Relay-BP decoder for bivariate-bicycle codes on FPGA · arXiv:2510.21600 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[34] C Bluefors · KIDE cryogenic platform (> 4,000 RF lines, > 1,000 qubits) · product page · revised 2026-06-16, accessed 2026-09-03 · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[35] HRL Laboratories · Self-sequencing 4 K controller running a d=5 repetition code · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[36] C IBM · Modular cryogenics: two coupled cells · IBM Quantum blog · 2026-08 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[37] Storz et al. (ETH Zürich) · Loophole-free Bell inequality violation with superconducting circuits (30 m cryogenic link, Bell-state fidelity 80.4%) · Nature 617, 265 · 2023-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0
[38] P The Quantum Insider · Atlantic Quantum joins Google Quantum AI · trade press · 2025-10-03 · https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
[39] Liu et al. · SFQ multi-chip module control limited by quasiparticle poisoning · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310
[40] (authors not recorded) · Microwave–optical transduction gap analysis · arXiv:2503.10842 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.10842
[41] Martiel, Chung, Seif, Ghosh, Hincks, Deshpande, Fefferman, Gambetta, Javadi-Abhari (IBM) · "Sampling hard circuits with verifiably high fidelity" — 70-qubit, depth-70 logical circuit with 468 T gates encoded in spacetime codes on 97 physical qubits, ~10× error suppression by syndrome post-selection · arXiv:2607.25941 · 2026-07-28 · https://arxiv.org/abs/2607.25941
[42] Pan, Chen, Zhang · Solving the sampling problem of the Sycamore quantum circuits · Phys. Rev. Lett. 129, 090502 · 2022-08 · https://arxiv.org/abs/2111.03011
[43] Kim et al. (IBM) · Evidence for the utility of quantum computing before fault tolerance · Nature 618, 500 · 2023-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06096-3
[44] Tindall et al. · Efficient tensor network simulation of IBM's Eagle kicked Ising experiment · PRX Quantum 5, 010308 · 2024-01 · https://arxiv.org/abs/2306.14887
[45] C IBM · IBM commits more than $10 billion to quantum computing · IBM newsroom · 2026-06-02 · https://newsroom.ibm.com/2026-06-02-ibm-commits-more-than-10-billion-to-quantum-computing,-funding-its-roadmap-from-todays-leading-systems-to-the-worlds-first-fault-tolerant-quantum-computers
[46] C IQM · IQM becomes first European quantum computing company listed on a major U.S. exchange · press release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
[47] C OQC · Series C, £260 M led by Bullhound · OQC newsroom · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[48] C D-Wave · D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc. · press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[49] C Nord Quantique · Nord Quantique reaches 1.4 billion USD valuation · Business Wire · 2026-05-18 · https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
[50] DARPA · QBI Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[51] P Quantum Ledger · DARPA QBI tracker (rosters, 2026-03 solicitation, Stage C timing) · secondary database · 2026-03 · https://quantumledger.report/darpa-qbi
[52] P PatSnap · Quantum computing patent landscape (data to 2026-06-30) · PatSnap blog · 2026-07 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/quantum-computing-patent-landscape/
[53] C IBM · Quantum development and innovation roadmap (Kookaburra listed for 2026) · ibm.com · accessed 2026-09-03 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[54] Jin et al. (MIT) · Thermal and residual excited-state population in a 3D transmon qubit · Phys. Rev. Lett. 114, 240501 · 2015-06 · https://arxiv.org/abs/1412.2772
[55] US GAO · Managing critical isotopes: weaknesses in DOE's management of helium-3 delayed the federal response to a critical supply shortage (GAO-11-472) · gao.gov · 2011-05-12 · https://www.gao.gov/products/gao-11-472
[56] C IBM · Expanding the IBM Quantum roadmap to anticipate the future of quantum-centric supercomputing (Kookaburra 1,386 q in 2025) · IBM Quantum blog · 2022-05-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025
[57] Bravyi et al. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[58] P Quantum Computing Report · SEEQC and IBM collaborate on SFQ control integration under DARPA's QBI · trade press · 2025-06-12 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/
[59] C IBM · IBM sets the course to build world's first large-scale, fault-tolerant quantum computer (Starling 2029, Blue Jay 2033) · IBM newsroom · 2025-06-10 · https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center
Open verification items
- IQM market capitalisation ≈ $2.6 B (2026-08): no primary source found; the figure is not listed.
- Rigetti's 1,000-qubit / 99.9% target and its date: no source was established for either, and both are omitted.
- Bluefors KIDE "> 4,000 RF lines / > 1,000 qubits": product page revised 2026-06-16; no launch date established.
- IBM "> $1.1 B of client contracts since 2017" C[45]: not independently verified; the figure is not listed.
- Cross-resonance gate time ≈ 200–500 ns: fleet-typical range inferred from a single-device paper [6]; no fleet-wide source.
- Cepheus-1-108Q chiplet count: no verified figure, so none is given.
- imec 300 mm yield 393 of 400 (98.25%): cited against [23]; the median T1 for that run is ≈ 75 µs.
- Source [40] (arXiv:2503.10842): no author list is given for it; the "≈ 3 orders of magnitude" transduction gap is cited from the literature.
- "4 K HEMT amplifiers effectively one vendor (Low Noise Factory)": a market observation; no database source.
Трансмон
Джозефсоновский переход, шунтированный ёмкостью (Koch, 2007); носитель, стоящий за Willow, Heron/Nighthawk и Zuchongzhi, с самым быстрым детерминированным гейтом и самым быстрым циклом QEC среди всех продемонстрированных кубитов.
Вердикт. Наиболее финансируемый и самый быстрый носитель, ограниченный на масштабе двухкубитными ошибками ~10⁻³ и ошибками считывания ~10⁻², а также коррелированными всплесками раз в час. Подтвердить, если решётка из ≥100 кубитов покажет Λ ≥ 3 при медианной двухкубитной ошибке < 10⁻³ к 2028 г.; иначе понизить до статуса компонента.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Трансмон — это джозефсоновский переход Al/AlOx/Al, шунтированный большой ёмкостью так, что EJ/E_C ≈ 50–100 D[1]. Зарядовая дисперсия падает экспоненциально по √(8E_J/E_C), что снимает зарядовый шум 1/f ценой слабой ангармоничности α ≈ −EC ≈ от −200 до −300 МГц; кубитом служат два нижних уровня осциллятора на 4–6 ГГц D[1]. Koch et al. предложили его в 2007 г. D[1]; трёхмерный трансмон (2011) D[2] и Xmon от UCSB/Google (2014) D[3] закрепили две линии, используемые до сих пор: с фиксированной частотой (IBM) и с перестройкой по потоку (Google, IQM, USTC).
Координаты (граф технологий):
- a: сродство 1.0, изготовленный (природного аналога нет).
- b: характерное время 10⁻⁸ с, детерминированное запутывание; ограничение на утечку (leakage) вида 1/α ставит нижнюю границу длительности импульса около 10 нс.
- c: считывание — дисперсионное СВЧ, 10⁻⁶·⁵ с (≈ 320 нс), неразрушающее, пригодное для внутрисхемного (mid-circuit) применения.
- d: подвижность — статичен, разводка на ближайших соседей.
- e: управление — СВЧ от электроники при комнатной температуре; варианты с холодной ступенью (cryo-CMOS, SFQ) — на ≤ 5 кубитах.
- f: структура ошибок — утечка + стохастические паулиевские + коррелированные всплески + когерентные/калибровочные.
- g: производство — сверхпроводниковая литография.
Физика и пределы
Остаточная тепловая населённость (0.1% при 35 мК в трёхмерном трансмоне D[54], ≈ 1% при 40–60 мК для кубита на 5 ГГц S[54]) делает сброс и считывание нижней границей SPAM. Ангармоничность ограничивает однокубитные гейты 10–25 нс, а CZ на перестраиваемом каплере — 25–50 нс D[4][7]P[5]; кросс-резонанс требует ≈ 200–500 нс D[6].
Предел задаётся декогерентностью за время гейта: при среднем T1 = 68 мкс у Willow D[7] CZ длительностью 40 нс несёт ≈ 6×10⁻⁴ некогерентной ошибки S[7]; при рекордном T1 = 1.68 мс одиночного тестового трансмона Ta на Si D[8] она падает ниже 5×10⁻⁵ S[8]. В потерях доминируют двухуровневые системы (TLS) в аморфных оксидах на границах раздела D[8], ниже них — квазичастицы, распад Парселла и шум магнитного потока.
Бо́льшая часть свёрнутого твёрлингом канала — стохастические паулиевские ошибки, поэтому Λ = 2.14 у Willow D[7] согласуется с теорией. Утечка в |2⟩ накапливается под QEC, если не удалять её каждый цикл (полностью СВЧ-сброс у USTC снизил её в 72×, до 6.4×10⁻⁴, на 107 кубитах D[9]). Когерентные ошибки (остаточное ZZ, дрейф TLS) вынудили применять перекалибровку с обучением с подкреплением прямо внутри прогона QEC у Google в 2026-07 D[10]. Коррелированные всплески (ионизирующие частицы, наводняющие кристалл квазичастицами) поражают все кубиты разом — примерно один на 10 с на Sycamore в 2021 г. D[11] и около одного в час на Willow после инженерии сверхпроводящей щели D[7][12], — обрывая длинные прогоны памяти по всплескам, а не по расстоянию. Сдвинуть этот предел означает перейти к новым материалам (Ta, инкапсулированный Nb), к ангармоничности уровня флаксониума, к управлению радиационной обстановкой либо к конверсии в стирание (dual-rail).
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшие изолированные устройства: T1 1.68 мс, Q 2.5×10⁷, однокубитный гейт 99.994% D[8]; CZ 99.93% и считывание за 280 нс с точностью (fidelity) 99.94% на двухкубитном кристалле IQM D[13]; CZ на двойном трансмонном каплере Toshiba — 99.90% за 48 нс D[4].
Типичное при ≥ 100 кубитах: Willow, 105 кубитов — средний T1 68 мкс, ошибка CZ 0.33%, считывание 99.5%, цикл QEC 1.1 мкс D[7]C[14]; по парку IBM ошибка на слоёный гейт 3.7×10⁻³ типично, 1.9×10⁻³ на лучшем устройстве (2026-07) C[15]; Zuchongzhi 3.0, 105 кубитов — двухкубитный гейт 99.62%, считывание 99.13% D[16]; чиплеты Rigetti Cepheus-1-108Q — медианный двухкубитный 99.1% CG.
| Год | Показатель | Кто | Свидетельство |
|---|---|---|---|
| 2019 | Sycamore, 53 кубита, одновременная двухкубитная ошибка 0.62% | D[20] | |
| 2023 | Condor, 1,121 кубит на одном кристалле | IBM | C[21] |
| 2024 | Willow, 105 кубитов, Λ = 2.14 | D[7] | |
| 2025 | Двумерный трансмон, T1 1.68 мс | Princeton | D[8] |
| 2026 | Логическая ошибка при d=7 — 7.72×10⁻⁴ за цикл | D[10] |
На масштабе крупнейший член ошибки — двухкубитный гейт (~40% бюджета цветного кода у Google) D[22], далее считывание (~10⁻² на парках машин C[15]) и утечка; хвост распределения по решётке значит больше, чем медиана.
Производство, материалы и цепочка поставок
Процесс: Nb или Ta на высокоомном Si либо на сапфире; переходы Al/AlOx/Al, напыляемые через теневую маску; трёхмерная интеграция методом flip-chip. На 300-мм КМОП-оборудовании imec/KU Leuven сообщили о 393 работающих трансмонах из 400 (98.25%) при медианном T1 ≈ 75 мкс (42–113 мкс) D[23]G: достижение по однородности, а не по когерентности. Решётки с фиксированной частотой обязаны, кроме того, попадать в целевые частоты (разброс переходов оборачивается коллизиями) — с помощью лазерного отжига (IBM), отжига со знакопеременным смещением (Rigetti, успех 97.4%) D[24] или перестраиваемых каплеров.
Стоимость и энергия: ни один поставщик не публикует $/кубит; косвенные ориентиры — контракт IQM на LUMI стоимостью €33 M P[26] и 14-нм криоконтроллер IBM с 23 мВт на кубит при 4 K D[27] — десятки ватт на 10³ кубитах, отсюда и аргумент в пользу SFQ (заявляются нВт на кубит C[58]).
Цепочка поставок: рефрижераторы растворения от Bluefors (Финляндия), Oxford Instruments (Великобритания), FormFactor и Maybell (США); ³He — из распада трития в государственных запасах (США: NNSA G[55]), коммерческого производителя нет; 4-К HEMT-усилители фактически от одного поставщика (Low Noise Factory, Швеция); электроника управления — конкурентный рынок (Quantum Machines, Qblox, Zurich Instruments); коммерческие QPU от QuantWare (Нидерланды) P[29]; фабрики (foundry) — Anderon (выделена из IBM Albany, 2026-05; письмо о намерениях CHIPS на 1 B, отдельно заявлен 1 B собственных средств IBM) P[30]G[31] и GlobalFoundries (LOI на $375 M) G[31].
Экспортный контроль: промежуточное окончательное правило BIS от 2024-09-06 охватывает квантовые вычислители от 34 кубитов (ECCN 4A906), рефрижераторы растворения с ≥ 600 мкВт при 0.1 K в течение 48 ч (3A904), криогенные зондовые станции для пластин (3B904) и параметрические усилители (3A901.b) G[32]G; поэтому китайские поставщики строят рефрижераторы на 10 мК собственными силами (2026-05-15) P[19].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Перестраиваемая решётка требует одной линии XY и одной линии Z на кубит плюс по одной на каплер (Sycamore: ≈ 3.6 управляющей линии на кубит без учёта считывания D[20]); считывание мультиплексирует ≈ 6–10 кубитов на одну подводящую линию D[7]; каждая линия — это канал ЦАП плюс коаксиал с аттенюаторами, так что и стоимость, и тепловыделение растут вместе с N.
Задержки: цикл QEC составляет 1.1 мкс; декодер Google, работающий в реальном времени, показал среднюю задержку 63 мкс при d=5 D[7]; Relay-BP от IBM в моделировании нацелен на < 1 мкс на цикл S[33] для gross-кода (qLDPC-код IBM типа bivariate bicycle [[144,12,12]], 12 логических кубитов на 288 физических D[57]).
Стены: 10³ достигнуто (Condor, 1,121 кубит C[21]); KIDE от Bluefors (> 4,000 ВЧ-линий, > 1,000 кубитов; страница продукта, 2026-06) C[34] — потолок одного криостата. Для 10⁴ нужен cryo-CMOS при 4 K (HRL: код повторения d=5 от контроллера мощностью ≤ 3.5 Вт D[35]G) либо SFQ на милликельвинах (SEEQC: однокубитные гейты до 99.9% на ≤ 5 кубитах D[28]P · 2026-03-10">G) плюс модули из нескольких криостатов (IBM связала две ячейки, 2026-08 C[36]). Для 10⁶ замкнутого проекта нет: ЦАП потока на кристалле, холодное декодирование и межкриостатные линии (ETH: 30 м при точности состояния Белла 80.4% D[37]) не дотягивают по масштабу.
Роль в стеке
Пути платформы: сверхпроводниковый путь и путь dual-rail-стирания (трансмон как анцилла или как один из «рельсов»); внедиагонального прочтения нет, хабом не является. Требует сверхпроводниковой литографии; поставляет носитель для гейтов на перестраиваемых каплерах и для кросс-резонансных гейтов, анциллу для гейтов на бозонных резонаторах, подпространство «голого» кубита, дисперсионный сдвиг для СВЧ-считывания и СВЧ-сторону оптического преобразователя. Замещается флаксониумом, который покупает ангармоничность и T1 ценой смещения по потоку на каждый кубит, управления в суб-ГГц-диапазоне и переработанного считывания. Конфликтует с управлением на SFQ: фотоны переключения отравляли кубиты квазичастицами в многокристальном модуле 2023 г. (0.96 из 1.2% ошибки на клиффорд) D[39]; SEEQC утверждает, что устранила это конструктивно C[58], так что конфликт остаётся в силе до независимой проверки на масштабе решётки. Производный такт сверхпроводникового пути ≈ 6.5×10⁻⁷ с (651 нс; производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для пути платформы), из них 282 нс — считывание, а считывание со сбросом дают две трети раунда, против измеренного цикла Willow в 1.1 мкс D[7] — самый быстрый из продемонстрированных путей, за который платит G4 (крупномасштабная отказоустойчивость). Пограничные пустые слоты: СВЧ-оптический преобразователь (≈ на 3 порядка не дотягивающий до удалённых гейтов S[40]) и криогенное декодирование.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры получают из клиффордовского RB/IRB, одновременного XEB (Google), метрик layer fidelity/EPLG у IBM и матриц отнесения при считывании; Λ — это аппроксимация зависимости логической ошибки от расстояния при одном фиксированном декодере. Здесь упускается: изолированная работа против одновременной (рекордные кристаллы измеряются изолированно); когерентные ошибки, усреднённые в одно деполяризующее число; утечка, невидимая для RB и часто удаляемая постселекцией; дрейф между калибровкой и использованием; а также различия в соглашениях (Rigetti приводит медианы, IBM — своё лучшее устройство, IQM — двухкубитный кристалл). «70 логических кубитов» у IBM в 2026-07 — это результат с обнаружением ошибок и постселекцией D[41], а не отказоустойчивость.
Воспроизведение: подпороговое масштабирование воспроизведено USTC на 107 кубитах с Λ = 1.40 D[9]. Споры: сэмплирование 2019 г., заявленное как квантовое превосходство, воспроизведено тензорными сетями D[42]; эксперимент IBM 2023 г. о «полезности» был классически смоделирован в течение нескольких недель D[43][44]; статья Google от 2026-07 не приводит Λ для прогона с d=7 D[10]. Расхождение значений: T1 на 300-мм пластинах imec часто цитируют как «> 100 мкс»; медиана в статье равна ≈ 75 мкс D[23]G — она и используется здесь.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Деятельность | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | разработчик | США | Willow на 105 кубитов, Λ = 2.14; память при d=7 | D[7][10] |
| IBM | разработчик | США | Парк Heron/Nighthawk; дорожная карта Starling; выделение Anderon | C[15][59]P[30] |
| Rigetti | разработчик | США | Чиплеты Cepheus-1-108Q; собственная фабрика | C[17] |
| IQM | разработчик | Финляндия | Продано 26 систем, установлено 17 | C[46]G |
| USTC | исследования | Китай | Zuchongzhi 3.x, 105 кубитов; Λ = 1.40 | D[9][16] |
| SEEQC | поставщик | США | Управление на SFQ при милликельвинах; интеграция с IBM в рамках QBI | D[28]P · 2026-03-10">G |
Деньги.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B (до $15 M на каждую) · IBM — единственный поставщик трансмонных решёток из одиннадцати; Google и Rigetti остались на Stage A G[50]GG
- 2026-01-20 · D-Wave · сделка M&A, Quantum Circuits (dual-rail-резонаторы на трансмонных анциллах) · $550 M (акции + деньги) · закрыта C[48]GG
- 2026-05-05 · QuantWare (коммерческие QPU; дорожная карта VIO-40K RG) · Series B · 178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners (новые инвесторы, ведущего нет) · суммарно > 210 M · закрыт P[29]
- 2026-05-18 · Nord Quantique · финансирование роста через капитал · 30 M при оценке 1.4 B · закрыто C[49]G
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · письма о намерениях CHIPS (2.013 B, девять компаний) · IBM/Anderon 1 B, GlobalFoundries 375 M, Rigetti ≤ 100 M, D-Wave $100 M · необязывающие LOI G[31]G
- 2026-06-02 · IBM · обязательство · > 10 B за пять лет, 1 B собственных средств в Anderon заявлен отдельно · объявлено C[45]G
- 2026-06-03 · OQC (разработчик coaxmon D[25]) · Series C · £260 M (~$350 M) · ведущий инвестор Bullhound · оценка не раскрыта · закрыт C[47]G
- 2026-07-02 · IQM · листинг, Nasdaq и Хельсинки · денежные средства pro forma €337 M · закрыт CG
- 2026-08-04 · IQM · результаты H1-2026 · выручка €8.9 M (+47%), денежные средства €309 M · отчёт P[26]
- 2026-08-06 · Rigetti · результаты Q2-2026 · выручка 5.1 M, убыток по GAAP 52.6 M, денежные средства $541.3 M · отчёт C[17]
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающее оборудование сконцентрировано сильнее, чем рынок самих QPU. Юнит-экономика не опубликована; контракт IQM на €33 M P[26] и цена Quantum Circuits в $550 M CG — единственные точки, которые можно процитировать. Платящие цели: сегодня G7 (развёртываемые системы) и G2 (полезность с подавлением ошибок); G3 (ранняя отказоустойчивость) — через программы типа QBI начиная с 2027 г. G; G4 (крупномасштабная отказоустойчивость) — после 2029 г. RG; G1 (аналоговое моделирование), G5 (оптимизация) и G6 (сети) не приносят выручки, специфичной для трансмонов.
ИС и стандарты. PatSnap (данные до 2026-06-30): IBM — 4,388 квантовых патентных семейств, Google — 2,385, Microsoft — 1,175; по сверхпроводниковым устройствам (H10N 60) IBM — 783, Google — 357 P[52]G established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Судебных споров не найдено; семейство, специфичное именно для трансмона, подтвердить не удалось. Открытые стеки превращают вышележащий слой в общедоступный товар: Qiskit (IBM заявляет ≈ 70% разработчиков C[45]), Cirq/Stim, OpenQASM 3, NVQLink CG.
Дорожные карты и послужной список.
- IBM Kookaburra (2022-05-10 · 2025 г., как многокристальный процессор на 1,386 кубитов C[56]; переобещан 2025-06-10 · 2026 г., как первый qLDPC-модуль R[59] · не поставлен по состоянию на 2026-09-03 R[53]G).
- IBM Nighthawk (2025-06-10 · 2025 г. · поставлен 2025-12) и Starling (2025-06-10 · 2029 г., 200 логических кубитов / 10⁸ гейтов · открыт) RG.
- Веха 3 у Google, логическая ошибка 10⁻⁶ (без даты · преемник Willow не опубликован; нейтрально-атомное направление открыто 2026-03-24) R[10]G.
- Rigetti, 108 кубитов при 99.5% (обещано на конец 2025 г. · общая доступность 2026-04-07 при медиане 99.1%; 99.5% перенесены на «более поздний 2026 год») CG.
- Fujitsu/RIKEN, 1,000 кубитов (обещано 2025-04-22 · 2026 финансовый год · не запущены по состоянию на 2026-09-03) R[18]G.
Достоверность: у IBM высокая по ритмичности поставок, слабая по первому qLDPC-модулю и по заявлениям о «преимуществе»; у Google высокая по физике, непрозрачная по срокам; у Rigetti — хронические срывы сроков; Fujitsu ничем не подтверждена.
Стратегическое прочтение. Если победят трансмоны, выиграют владельцы фабрик и поставщики криогеники — независимо от того, какой именно вендор победит; проиграют бесфабричные трансмонные стартапы, и консолидация уже видна (Atlantic Quantum → Google, 2025-10-03 P[38]G; Quantum Circuits → D-Wave). Угрозы замещения: флаксониум на той же фабрике, кодирования dual-rail и бозонные, низводящие трансмон до анциллы, атомы и спины — ради плотности. Переговорной силой обладают поставщики ³He, HEMT-усилителей и криостатов; поставщики платформ уходят от неё через вертикальную интеграцию.
Открытая ниша: разрыв в достоверности лежит в QCVV на масштабе — в бенчмарках с одновременной работой, учётом дрейфа и разрешением по утечке и всплескам, которых недостаёт покупателям (EuroHPC, C-DAC, аудиты в духе DARPA), — а конфликт трансмон–SFQ (отравление квазичастицами при холодном цифровом управлении) есть измерительная задача, которую компания уровня QCVV/SFQ может занять первой.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи на 12–24 месяца: (1) Kookaburra исполняет память на gross-коде ниже точки безубыточности — подтверждение; отсутствие результата к концу 2027 г. понижает в ранге дату IBM «2029» RG. (2) Google публикует Λ ≥ 3 либо логическую память с ошибкой 10⁻⁶ при d ≥ 9 — подтверждение; второй год без преемника Willow — понижение D[10]. (3) QBI Stage C (ожидается около Q4 2026 GP[51]) продвигает поставщика на трансмонах. (4) SFQ или cryo-CMOS управляет ≥ 50 трансмонами без потери точности D[28][35]. Лучший сценарий на 2029 г.: машина класса Starling на 200 логических кубитов RG и память Google при d ≥ 11; худший: Λ около 2, считывание на уровне 10⁻², всплески ограничивают расстояние, трансмон выживает лишь в роли анциллы, а капитал перетекает к атомам и спинам. Открытые вопросы: переживает ли миллисекундная когерентность Ta/Si переход к 100-кубитному процессу с каплерами; является ли предел двухкубитной ошибки на масштабе когерентным (калибровочным) или некогерентным; способно ли считывание достичь 10⁻³ за < 300 нс по всей решётке. Следить за: следующей статьёй Google, Kookaburra, списком Stage C.
Источники
[1] Koch et al. · Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box · Phys. Rev. A 76, 042319 · 2007-10 · https://arxiv.org/abs/cond-mat/0703002
[2] Paik et al. · Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture · Phys. Rev. Lett. 107, 240501 · 2011-12 · https://arxiv.org/abs/1105.4652
[3] Barends et al. · Superconducting quantum circuits at the surface code threshold for fault tolerance · Nature 508, 500 · 2014-04 · https://arxiv.org/abs/1402.4848
[4] Toshiba (Kubo et al.) · Double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns · Phys. Rev. X 14, 041050 · 2024-11 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050
[5] P The Quantum Insider · Oxford researchers demonstrate fast 99.8%-fidelity two-qubit gate (25 ns CZ) · trade press · 2025-03-26 · https://thequantuminsider.com/2025/03/26/oxford-researchers-demonstrate-fast-99-8-fidelity-two-qubit-gate-using-simplified-circuit-design/
[6] Kandala et al. (IBM) · Engineered-ZZ cross-resonance CNOT at 99.77% · Phys. Rev. Lett. 127, 130501 · 2021-09 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501
[7] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[8] Bland et al. (Princeton) · 2D transmons with lifetimes and coherence times exceeding 1 millisecond · arXiv:2503.14798; Nature · 2025-03-19 · https://arxiv.org/abs/2503.14798
[9] USTC · 107-qubit surface code below threshold with leakage reset · Phys. Rev. Lett. · 2025-12 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[10] Google Quantum AI · RL-steered QEC, d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle (arXiv:2511.08493) · Nature · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[11] McEwen et al. · Resolving catastrophic error bursts from cosmic rays in large arrays of superconducting qubits · Nature Physics 18, 107 · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2104.05219
[12] McEwen et al. · Resisting high-energy impact events through gap engineering in superconducting qubit arrays · arXiv:2408.13687 · 2024-08 · https://arxiv.org/abs/2408.13687
[13] IQM · Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device · arXiv:2508.16437; PRX Quantum · 2025-08 · https://arxiv.org/abs/2508.16437
[14] C Google Quantum AI · Willow fidelities and "Quantum Echoes" verifiable advantage · Google blog · 2025-10 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[15] C IBM Quantum · What's new Q2 2026 (fleet EPLG) · IBM Quantum blog · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
[16] Gao et al. (USTC) · Zuchongzhi 3.0, 105-qubit processor · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025-03 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601
[17] C Rigetti · Second-quarter 2026 financial results · investor release · 2026-08-06 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-reports-second-quarter-2026-financial-results
[18] C Fujitsu · Quantum research page (1,000-qubit machine, fiscal 2026) · fujitsu.com · accessed 2026-09-03 · https://global.fujitsu/en-global/technology/research/quantum
[19] P The Quantum Insider · 10-plus companies leading the quantum technologies race in China · trade press · 2026-05-15 · https://thequantuminsider.com/2026/05/15/10-plus-companies-leading-the-quantum-technologies-race-in-china/
[20] Arute et al. · Quantum supremacy using a programmable superconducting processor · Nature 574, 505 · 2019-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5
[21] C IBM · Quantum roadmap to 2033 (Condor 1,121 qubits) · IBM Quantum blog · 2023-12 · https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033
[22] Google Quantum AI · Scaling and logic in the colour code on a superconducting quantum processor · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[23] Van Damme et al. (imec/KU Leuven) · Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers · Nature 634 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9
[24] Rigetti (Pappas et al.) · Alternating-bias assisted annealing of junctions · Communications Materials · 2024-08 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
[25] OQC · More than 500 qubits on one 3-inch die · arXiv:2602.12773 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.12773
[26] P Investing.com · IQM Q2 2026 results slides: backlog up 52%, revenue up 47% in H1 · trade press · 2026-08 · https://www.investing.com/news/company-news/iqm-q2-2026-slides-backlog-surges-52-revenue-up-47-in-h1-93CH-4834587
[27] IBM · 14 nm cryo-CMOS qubit controller at 4 K · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
[28] SEEQC · SFQ qubit control at millikelvin · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[29] P PostQuantum · QuantWare $178 M Series B (Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners) · trade press · 2026-05-06 · https://postquantum.com/industry-news/quantware-178m-series-b-qoa/
[30] P Tom's Hardware · IBM spins off Anderon quantum chip foundry · trade press · 2026-05 · https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding
[31] US Department of Commerce / NIST · Letters of intent to 9 quantum companies, $2 billion · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[32] US BIS · Interim final rule: quantum ECCNs 4A906, 3A904, 3B904, 3A901.b · Federal Register (BIS-2024-0020) · 2024-09-06 · https://downloads.regulations.gov/BIS-2024-0020-0001/content.htm
[33] IBM · Relay-BP decoder for bivariate-bicycle codes on FPGA · arXiv:2510.21600 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[34] C Bluefors · KIDE cryogenic platform (> 4,000 RF lines, > 1,000 qubits) · product page · revised 2026-06-16, accessed 2026-09-03 · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[35] HRL Laboratories · Self-sequencing 4 K controller running a d=5 repetition code · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[36] C IBM · Modular cryogenics: two coupled cells · IBM Quantum blog · 2026-08 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[37] Storz et al. (ETH Zürich) · Loophole-free Bell inequality violation with superconducting circuits (30 m cryogenic link, Bell-state fidelity 80.4%) · Nature 617, 265 · 2023-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0
[38] P The Quantum Insider · Atlantic Quantum joins Google Quantum AI · trade press · 2025-10-03 · https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
[39] Liu et al. · SFQ multi-chip module control limited by quasiparticle poisoning · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310
[40] (authors not recorded) · Microwave–optical transduction gap analysis · arXiv:2503.10842 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.10842
[41] Martiel, Chung, Seif, Ghosh, Hincks, Deshpande, Fefferman, Gambetta, Javadi-Abhari (IBM) · "Sampling hard circuits with verifiably high fidelity" — 70-qubit, depth-70 logical circuit with 468 T gates encoded in spacetime codes on 97 physical qubits, ~10× error suppression by syndrome post-selection · arXiv:2607.25941 · 2026-07-28 · https://arxiv.org/abs/2607.25941
[42] Pan, Chen, Zhang · Solving the sampling problem of the Sycamore quantum circuits · Phys. Rev. Lett. 129, 090502 · 2022-08 · https://arxiv.org/abs/2111.03011
[43] Kim et al. (IBM) · Evidence for the utility of quantum computing before fault tolerance · Nature 618, 500 · 2023-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06096-3
[44] Tindall et al. · Efficient tensor network simulation of IBM's Eagle kicked Ising experiment · PRX Quantum 5, 010308 · 2024-01 · https://arxiv.org/abs/2306.14887
[45] C IBM · IBM commits more than $10 billion to quantum computing · IBM newsroom · 2026-06-02 · https://newsroom.ibm.com/2026-06-02-ibm-commits-more-than-10-billion-to-quantum-computing,-funding-its-roadmap-from-todays-leading-systems-to-the-worlds-first-fault-tolerant-quantum-computers
[46] C IQM · IQM becomes first European quantum computing company listed on a major U.S. exchange · press release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
[47] C OQC · Series C, £260 M led by Bullhound · OQC newsroom · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[48] C D-Wave · D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc. · press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[49] C Nord Quantique · Nord Quantique reaches 1.4 billion USD valuation · Business Wire · 2026-05-18 · https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
[50] DARPA · QBI Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[51] P Quantum Ledger · DARPA QBI tracker (rosters, 2026-03 solicitation, Stage C timing) · secondary database · 2026-03 · https://quantumledger.report/darpa-qbi
[52] P PatSnap · Quantum computing patent landscape (data to 2026-06-30) · PatSnap blog · 2026-07 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/quantum-computing-patent-landscape/
[53] C IBM · Quantum development and innovation roadmap (Kookaburra listed for 2026) · ibm.com · accessed 2026-09-03 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[54] Jin et al. (MIT) · Thermal and residual excited-state population in a 3D transmon qubit · Phys. Rev. Lett. 114, 240501 · 2015-06 · https://arxiv.org/abs/1412.2772
[55] US GAO · Managing critical isotopes: weaknesses in DOE's management of helium-3 delayed the federal response to a critical supply shortage (GAO-11-472) · gao.gov · 2011-05-12 · https://www.gao.gov/products/gao-11-472
[56] C IBM · Expanding the IBM Quantum roadmap to anticipate the future of quantum-centric supercomputing (Kookaburra 1,386 q in 2025) · IBM Quantum blog · 2022-05-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025
[57] Bravyi et al. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[58] P Quantum Computing Report · SEEQC and IBM collaborate on SFQ control integration under DARPA's QBI · trade press · 2025-06-12 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/
[59] C IBM · IBM sets the course to build world's first large-scale, fault-tolerant quantum computer (Starling 2029, Blue Jay 2033) · IBM newsroom · 2025-06-10 · https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center
Открытые пункты верификации
- Рыночная капитализация IQM ≈ $2.6 B (2026-08): первичного источника не найдено; показатель не приводится.
- Цель Rigetti «1,000 кубитов / 99.9%» и её дата: источник для них не установлен, обе величины опущены.
- Bluefors KIDE, «> 4,000 ВЧ-линий / > 1,000 кубитов»: страница продукта обновлена 2026-06-16; дата выпуска не установлена.
- IBM, «> $1.1 B клиентских контрактов с 2017 г.» C[45]: независимо не подтверждено; показатель не приводится.
- Время кросс-резонансного гейта ≈ 200–500 нс: типичный для парка диапазон, выведенный из статьи по одному устройству [6]; источника по всему парку нет.
- Число чиплетов в Cepheus-1-108Q: подтверждённой цифры нет, поэтому она не приводится.
- Выход годных imec на 300 мм — 393 из 400 (98.25%): приводится со ссылкой на [23]; медианный T1 для этого запуска ≈ 75 мкс.
- Источник [40] (arXiv:2503.10842): список авторов не приводится; разрыв в преобразовании «≈ 3 порядка» приводится по литературе.
- «4-К HEMT-усилители фактически от одного поставщика (Low Noise Factory)»: рыночное наблюдение; источника в виде базы данных нет.
Majorana parity (InAs–Pb tetron)
Fermion parity stored non-locally in a gate-defined semiconductor–superconductor wire pair; only single-wire parity readout has been measured.
Verdict. No topological qubit exists as of 2026-09-03: one measured basis, no X-basis lifetime, no two-qubit operation, no independent replication of the topological claim.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The carrier is the total fermion parity of two hybrid semiconductor–superconductor nanowires (a "tetron"), intended to be held non-locally in Majorana zero modes at the wire ends and so inaccessible to local perturbation. Kitaev proposed the one-dimensional p-wave chain in 2001; the Lutchyn/Oreg proximitised-nanowire recipe (2010) is what every device since has tried to realise; Microsoft's measurement-based architecture, where logic is parity measurement rather than braiding, is what these devices serve. Nothing in the record establishes that the measured parity is topologically protected.
Coordinates (technology graph):
- a — affinity: fully fabricated (1.0); the object does not exist until an MBE stack and a gate pattern create it.
- b — characteristic time ≈ 1 µs; entangling operation deterministic (measurement-based, not heralded).
- c — readout: rf quantum-capacitance parity detection, ~100 µs, non-destructive, mid-circuit capable.
- d — mobility: static; the carrier is not transported.
- e — control: low-frequency gate voltages, electronics at room temperature.
- f — dominant error structure: unknown as the code sees it; no error model measured on a working qubit.
- g — manufacturing: molecular-beam epitaxy of III–V heterostructures.
Physics & limits
The intended floor is exponential: a parity error requires a quasiparticle to cross between Majorana modes separated by many coherence lengths, so the rate should fall as exp(−L/ξ). That is the argument, not the demonstration. Two scales govern the devices: the induced gap, which sets the thermal quasiparticle population and is why lead replaced aluminium; and the hybridisation splitting, resolved on InAs–Pb to µeV precision from h/2e-periodic quantum-capacitance shifts C[4].
Failure modes divide into quasiparticle poisoning — one unpaired fermion entering the island flips parity, which is what the ~20 s figure bounds — and dephasing between parity states, which is what an X-loop measures. The published asymmetry is the whole story: Z-loop 12.4 ms against X-loop 14.5 µs, roughly 1000× shorter D[3]. Long Z with short X is equally consistent with a well-isolated charge island and says nothing about topology. With no X-loop re-measured on InAs–Pb, the physics that would move the floor — larger gap, lower disorder, longer wires — stays untested against the only discriminating observable.
Engineering state of the art
Best demonstrated, 2026-06-02: a characteristic parity switching time of ~20 s, "with some instances reaching minute-scale", by interferometric single-shot parity measurement on one hybrid nanowire of one tetron in a multi-tetron array, InAs–Pb C[4]. Typical at scale does not exist: no array yield, no assignment error, no X-loop lifetime, no two-qubit operation, no entanglement, no Bell test, no qubit T₁/T₂ C[4]G. Microsoft's blog calls the 20 s a "qubit lifetime"; the preprint claims a parity lifetime in one wire C[5].
Records timeline
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2018-03-28, retracted 2021-03-08 | quantised 2e²/h Majorana conductance; recalibration moved plateaus 8%, points fell outside 2σ | Zhang et al. (Delft, Eindhoven, Microsoft) | D[12] |
| 2023-03-01 | e/4 interference with the predicted even–odd effect at ν=5/2 and ν=7/2 | Nokia Bell Labs, PRX 13, 011028 | D[14] |
| 2025-02 | single-shot parity readout, 1% assignment error, ms dwell times, InAs–Al | Microsoft, Nature | D[1] |
| 2025-07 | tetron Z-loop 12.4 ms vs X-loop 14.5 µs | Microsoft, preprint | D[3] |
| 2026 | Kitaev-chain parity readout > 1 ms | QuTech, Nature | D[6] |
| 2026-06-02 | ~20 s parity switching, one wire of one InAs–Pb tetron | Microsoft, preprint | C[4] |
| 2026-07-10 | coherent parity oscillations in coupled minimal Kitaev chains, "limited protection" | QuTech, preprint | D[7] |
Dominant term of the error budget: unquantified. The only channel with a measured rate is the Z-basis parity flip; no budget attributing the X/Z ratio to disorder, hybridisation or readout back-action has been published.
Manufacturing, materials & supply chain
The stack is MBE-grown InAs with an in-situ superconductor — now lead — patterned into tetrons by electrostatic gates. It is the least manufacturable process in the carrier layer: MBE throughput is wafers per day; the semiconductor–superconductor interface determines yield and has no published in-line metric; and the device is defined by gate tuning, so "yield" means the fraction of gate settings passing a screen — the contested Topological Gap Protocol [8][9].
No yield, uniformity, cost- or energy-per-qubit figure has been published for any Majorana device as of 2026-09-03. Microsoft moved fabrication capacity to Lyngby, Denmark, where the November 2025 opening was reported as enabling "the full fabrication of the Majorana chip core in Denmark", against cumulative Danish quantum-infrastructure investment above DKK 1 bn (≈ USD 156 M) P[17]. GlobalFoundries lists topological among the modalities its Quantum Technology Solutions unit serves, with Microsoft Quantum named, but gives no wafer size, node or fab C[19]G — a captive research fab, not a foundry flow. Single points of failure: MBE tool supply, III–V source material, and the concentration of tetron know-how in one company and two university groups. No ECCN specific to Majorana devices was found.
Control, readout & I/O burden
Control is DC-to-low-frequency gate voltages from room-temperature electronics plus rf readout lines; no per-qubit microwave drive, no laser — the architecture's genuine advantage. Readout is the gate operation: parity is inferred from an h/2e-periodic shift in the quantum capacitance of a dot coupled to the wire ends, non-destructively and mid-circuit, at ~100 µs (graph record). I/O scales with gates and resonators per tetron, both of order ten, so at 10³ tetrons the burden resembles a large spin-qubit array, addressable in principle by cryo-CMOS multiplexing. At 10⁴ and 10⁶ nothing can be said: no multiplexed Majorana-array readout is published, and no error model exists to set a latency requirement.
Role in the stack
The node sits on one platform path, Topological (Majorana), with no off-diagonal reach: it requires III–V MBE heterostructures and provides the physical layer for the measurement-based Majorana gate, the fermion-parity (tetron) encoding and rf quantum-capacitance parity readout. It replaces and conflicts with nothing, because nothing depends on it. That isolation is the strategic fact: failure strands the branch with no partial credit — readout and MBE know-how transfer to hybrid-device physics, the encoding, gate set and error model nowhere.
Derived clock for the path = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: no code runs here, so only the ~100 µs parity-measurement term is defined and reset is unpublished, since logic is measurement and transport is absent — a design figure, not a demonstrated round. Neighbouring empty slots: a two-tetron joint-parity (X-type) measurement, and any decoder for a measured Majorana error model.
Verification (QCVV)
The headline 20 s is a switching-time fit to a telegraph signal in one wire, not a randomised-benchmarking number, and has no companion in the conjugate basis: parity lifetime and qubit coherence are different quantities, and only the former was measured C[4]. The February 2025 Nature paper carries an editor's note stating the results do not by themselves establish the presence of Majorana zero modes in the devices D[1][2].
Independent work does not replicate the claim. QuTech has shown Kitaev-chain parity readout beyond 1 ms D[6] and, in July 2026, coherent parity oscillations in coupled minimal Kitaev chains while stating that "poor man's" Majoranas carry only limited protection D[7]: replication of the technique, explicit non-replication of the protection.
Legg argues the Topological Gap Protocol can label the same region gapped or gapless depending on analysis choices such as field range and junction transparency, and that the conductance data show no clear gap [8]; it became a Nature Matters Arising in June 2026 with a multi-author Microsoft reply that concedes nothing [9][10]. History is load-bearing: the 2018 "quantized Majorana conductance" Letter was retracted on 2021-03-08 after undisclosed charge-jump corrections, a mislabelled axis, and a recalibration moving plateau values by 8% that left points outside 2σ D[12]. Only one group reports the headline numbers, so no value conflict arises.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | developer | US | Sole source of tetron devices and of every headline number; measurement-based architecture; 2029 fault-tolerance target | C[4][5]G |
| Microsoft Quantum Lab Lyngby | supplier (captive fab) | DK | Fabrication of the Majorana chip core; opened 2025-11-13 | P[17] |
| QuTech | research | NL | Minimal Kitaev chains; independent parity readout and a coherent parity qubit with explicitly limited protection | D[6][7] |
| TU Eindhoven | supplier (materials) | NL | InSb/InAs nanowire growth feeding the Kitaev-chain devices | D[7] |
| Nokia Bell Labs | developer | US | ν=5/2 fractional quantum Hall in GaAs, ~15×15 µm devices; target end-2026 for a topological qubit in superposition | D[14]C[13]P[15] |
| DARPA | funder | US | Microsoft in the final US2QC phase since 2025-02; absent from QBI Stage B | G[11]G |
| GlobalFoundries | supplier | US | Quantum Technology Solutions covers the topological modality; Microsoft Quantum a named partner | C[19]G |
| Atom Computing | partner (hedge) | US | Neutral-atom hardware for Microsoft's Magne logical-qubit machine — not topological | G |
| QuNorth | user | DK | Bought Magne for €80 M, funded by EIFO and the Novo Nordisk Foundation | G |
| H. F. Legg | critic | — | Matters Arising challenging the Topological Gap Protocol | [8][9] |
Money.
- 2025-02 · Microsoft · DARPA US2QC final phase (with PsiQuantum only) · amount not disclosed · DARPA · in progress G[11]G
- 2025-07-17 · QuNorth · order for "Magne", 1,225 physical / 50 logical qubits · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · ordered, delivery around the turn of 2026/27 G
- 2025-11-06 · Microsoft · not selected for DARPA QBI Stage B (11 companies, up to $15 M each) · n/a · DARPA · confirmed absent G
- 2025-11-13 · Microsoft · Lyngby lab opening; cumulative Danish quantum-infrastructure investment above DKK 1 bn (≈ USD 156 M) · announced P[17]
- 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program 2026, academic grants up to USD 200,000 per proposal, decisions 2026-03-15 · announced P[18]
- 2026-05-12 · Microsoft · returning investor in Photonic Inc.'s 200 M round at a 2 B valuation · closed G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS letter of intent covering a unit that lists topological · $375 M · US Dept of Commerce · LOI C[19]G
- Microsoft's topological R&D spend, headcount and Lyngby capex: not disclosed anywhere found.
Market & supply chain. Nobody sells equipment specific to this technology; inputs are general MBE tools, III–V substrates and standard dilution refrigerators. Concentration risk is total: one vendor, one captive fab, no merchant supply. Unit economics are unquotable — no device sold, no cloud access, no attributable revenue. Only G3 and G4 (early and large-scale fault tolerance) would pay for it; G1, G2, G5 and G7 are served by machines Microsoft buys from others, which the Magne order documents G.
IP & standards. No topological-specific patent count from a named database was found; the only dated figure is PatSnap's 1,175 Microsoft quantum patent families to 2026-06-30 PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G, spanning all modalities. No litigation over Majorana device IP was found, and there is no standards body; the only openly published aligned stack is Microsoft's Q#/Azure Quantum Development Kit, whose instruction model presumes the architecture rather than validating it.
Roadmaps & track record. (promised on · promised for · status 2026-09-03): 2018-03 · quantised Majorana conductance · retracted 2021-03-08 D[12]. 2025-02 · topological qubit demonstrated · contested, with a Nature editor's note D[1][2]. 2025 · "years, not decades" · superseded C[5]. 2026-06 · 2029 fault tolerance · no two-qubit operation exists C[5]. Nokia: end-2025 · Pauli-X control result · no publication found; end-2026 · qubit in superposition · outstanding P[15]. Microsoft delivers excellent measurements on schedule and labels them with claims they do not support — consistent from 2018 to 2026; a 2029 date resting on zero demonstrated two-qubit physics is an intention, not a forecast. QuTech's statements have matched its data. Nokia's roadmap is too thinly published to judge.
Strategic reading. If it works, Microsoft owns a carrier no competitor can match by engineering alone, devaluing the rival capital stack at the physical layer. If it fails — the base case on today's evidence — Microsoft loses little: its delivery vehicle is other people's hardware plus its own error correction, which is why it bought Magne and invested in Photonic. Substitution runs the other way, as qLDPC codes erode the overhead argument that made topological qubits necessary. Supplier bargaining power is nil; platform-vendor power depends on whether a two-qubit result appears.
Open niche: the exploitable gap is that this modality has no QCVV. Every published number is a single-parameter fit to a telegraph trace, and no protocol distinguishes a topologically protected parity from a well-isolated charge island. A small group could define a discrimination test — a joint X/Z lifetime-ratio benchmark, a parity-readout assignment-error protocol with SPAM separation, or a disorder-robust successor to the Topological Gap Protocol — from published data plus simulation alone. SFQ competence matters later: non-destructive mid-circuit readout at ~100 µs is where millikelvin digital control removes room-temperature line count, and nobody is doing that here.
Outlook & open questions
Falsifiable within 12–24 months. Confirm: an X-loop or joint-parity lifetime on InAs–Pb within two orders of magnitude of the Z-loop 20 s; any two-tetron measurement-based operation with a reported fidelity; independent reproduction of the InAs–Pb parity lifetime; Nokia publishing a ν=5/2 qubit in superposition, promised for end-2026 P[15]. Demote: another year of Z-basis single-wire numbers only, or a second Matters Arising surviving reply.
Best case 2029: a few tetrons with balanced X/Z lifetimes and a two-qubit parity gate — a research device, not the promised fault-tolerant machine. Worst case: the InAs–Pb signal proves to be trivial Andreev states and the branch closes.
Open questions: why no X-loop number exists for the lead generation; what fraction of tetrons pass screening; how parity lifetime scales with wire length, the measurement that tests exponential protection directly; whether US2QC's final phase can be satisfied by a Z-only result; and whether Nokia's route, with its peer-reviewed non-Abelian interference signature D[14], is the better-evidenced bet.
Sources
[1] Aghaee et al. (Microsoft Azure Quantum), "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices", Nature, 2025-02-19 (with editorial note) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[2] APS Physics, "Experts weigh in on Microsoft's topological qubit claim", Physics 18, 57 (2025-03-10) — https://physics.aps.org/articles/v18/57
[3] Microsoft Azure Quantum, tetron Z-loop and X-loop parity lifetimes, arXiv:2507.08795 (2025-07) — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[4] Aghaee, Alam, Andrzejczuk, Antipov, Asimakidis et al. (243 authors, Microsoft), "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device", arXiv:2606.03884 (2026-06-02) — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[5] C Microsoft, "Majorana 2: a scalable quantum processor", Microsoft Quantum blog (2026) — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[6] QuTech / TU Delft, minimal Kitaev-chain parity readout beyond 1 ms, Nature (2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[7] Zatelli, Roovers, van Loo, Lombardi, Torres Luna, Miles, Sietses, Bennebroek Evertsz', Cova Fariña, Bordin, Badawy, Bakkers, Wimmer, Kouwenhoven (QuTech), "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains", arXiv:2607.09511 (2026-07-10) — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[8] Legg, critique of the Topological Gap Protocol, arXiv:2503.08944 (2025-03) — https://arxiv.org/abs/2503.08944
[9] Matters Arising on the Microsoft parity-readout paper, Nature (2026-06) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[10] Microsoft reply to the Matters Arising, Nature (2026-06) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7
[11] G DARPA, "Quantum computing approaches" (US2QC final phase: Microsoft and PsiQuantum), 2025-02 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
[12] Zhang, Liu, Gazibegovic et al., retraction note for "Quantized Majorana conductance" (Nature, 2018-03-28), Nature, 2021-03-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x
[13] C Nokia Bell Labs, "Topological quantum computing" research page (accessed 2026-09-03) — https://www.nokia.com/bell-labs/research/air-lab/data-and-devices/topological-quantum-computing/
[14] Willett et al. (Nokia Bell Labs), "Interference measurements of non-Abelian e/4 and Abelian e/2 quasiparticle braiding", Phys. Rev. X 13, 011028 (2023-03-01) — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011028
[15] P The Next Platform, "Bell Labs takes a topological approach to Quantum 2.0", 2025-07-21 — https://www.nextplatform.com/2025/07/21/bell-labs-takes-a-topological-approach-to-quantum-2-0/
[16] P ITPro, "Bell Labs' Michael Eggleston on Nokia's research into topological quantum computing" (2026) — https://www.itpro.com/technology/bell-labs-michael-eggleston-on-nokias-research-into-topological-quantum-computing
[17] P Quantum Computing Report, "Microsoft opens largest quantum lab globally in Denmark to advance topological qubit fabrication", 2025-11-13 — https://quantumcomputingreport.com/microsoft-opens-largest-quantum-lab-globally-in-denmark-to-advance-topological-qubit-fabrication/
[18] P The Quantum Insider, "Microsoft opens 2026 Quantum Pioneers Program for measurement-based topological computing research", 2026-01-23 — https://thequantuminsider.com/2026/01/23/microsoft-2026-quantum-pioneers-program-measurement-based-computing/
[19] C GlobalFoundries, "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale US quantum manufacturing", 2026-05-21 — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
Open verification items
- Affiliation of H. F. Legg not confirmed in the arXiv text consulted; the Matters Arising author list and exact June 2026 day could not be established.
- The >1 ms figure for [6] is taken from the main report and is not verified against the paper.
- Assignment error, readout fidelity and device yield for the InAs–Pb generation: not reported in [4]; no source found.
- X-loop / joint-parity lifetime for InAs–Pb: no measurement published as of 2026-09-03.
- Microsoft topological R&D spend, Lyngby capex and headcount: not disclosed; the DKK 1 bn in [17] is total Danish quantum-infrastructure investment, not Microsoft's own outlay.
- DARPA US2QC contract value to Microsoft: not disclosed in [11].
- Export-control rules and ECCNs specific to Majorana or III–V superconducting hybrid devices: none identified.
- Nokia's claimed end-2025 Pauli-X control result: no publication or release found; [15][16] are trade press.
- Nokia device size "15×15 µm" and the "hours to days" state stability come from [15] and [13], not from a peer-reviewed source.
- MBE tool vendor concentration asserted qualitatively; no dated market-share source consulted.
Майорановская чётность (тетрон InAs–Pb)
Фермионная чётность, хранимая нелокально в паре полупроводник-сверхпроводниковых проводов, задаваемых затворами; измерено только считывание чётности одиночного провода.
Вердикт. По состоянию на 2026-09-03 топологического кубита не существует: измерен один базис, нет времени жизни в X-базисе, нет двухкубитной операции, нет независимого воспроизведения топологического заявления.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. Акторы и экономика).
Идентичность и происхождение
Носитель — суммарная фермионная чётность двух гибридных полупроводник-сверхпроводниковых нанопроводов («тетрон»), которая по замыслу удерживается нелокально в майорановских нулевых модах на концах проводов и потому недоступна локальному возмущению. Kitaev предложил одномерную p-волновую цепочку в 2001 г.; рецепт Lutchyn/Oreg с нанопроводом, в который сверхпроводимость наведена эффектом близости (2010), — это то, что с тех пор пытается реализовать каждое устройство; а обслуживают эти устройства измерительную архитектуру Microsoft, в которой логика есть измерение чётности, а не плетение (braiding). Ничто в имеющемся корпусе публикаций не устанавливает, что измеряемая чётность топологически защищена.
Координаты (граф технологий):
- a — сродство: полностью изготавливаемый (1.0); объект не существует, пока его не создадут эпитаксиальный стек и рисунок затворов.
- b — характерное время ≈ 1 мкс; запутывающая операция детерминированная (на основе измерения, не геральдированная).
- c — считывание: ВЧ-детектирование чётности по квантовой ёмкости, ~100 мкс, неразрушающее, с поддержкой внутрисхемного (mid-circuit) режима.
- d — подвижность: статичный; носитель не транспортируется.
- e — управление: низкочастотные напряжения на затворах, электроника при комнатной температуре.
- f — доминирующая структура ошибок: с точки зрения кода неизвестна; на работающем кубите модель ошибок не измерена.
- g — производство: молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) гетероструктур III–V.
Физика и пределы
Задуманный предел экспоненциален: ошибка чётности требует, чтобы квазичастица перешла между майорановскими модами, разделёнными многими длинами когерентности, поэтому темп должен падать как exp(−L/ξ). Это аргумент, а не демонстрация. Устройствами управляют два масштаба: наведённая щель, которая задаёт тепловую населённость квазичастиц и из-за которой алюминий был заменён свинцом, и расщепление за счёт гибридизации, разрешённое на InAs–Pb с точностью до мкэВ по сдвигам квантовой ёмкости с периодом h/2e C[4].
Механизмы отказа делятся на квазичастичное отравление — один неспаренный фермион, попавший на остров, переворачивает чётность, и именно это ограничивает цифра ~20 с — и расфазировку между состояниями чётности, которую и измеряет X-петля. Вся суть — в опубликованной асимметрии: Z-петля 12.4 мс против X-петли 14.5 мкс, примерно в 1000 раз короче D[3]. Долгая Z при короткой X ровно так же согласуется с хорошо изолированным зарядовым островом и ничего не говорит о топологии. Поскольку X-петля на InAs–Pb заново не измерялась, физика, которая сдвинула бы этот предел, — бо́льшая щель, меньший беспорядок, более длинные провода, — остаётся непроверенной по единственной различающей наблюдаемой.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное, 2026-06-02: характерное время переключения чётности ~20 с, «в отдельных случаях достигающее минутного масштаба», по интерферометрическому однократному измерению чётности на одном гибридном нанопроводе одного тетрона в массиве из нескольких тетронов, InAs–Pb C[4]. Типичного на масштабе не существует: нет выхода годных по массиву, нет ошибки присвоения, нет времени жизни по X-петле, нет двухкубитной операции, нет запутанности, нет теста Белла, нет T₁/T₂ кубита C[4]G. Блог Microsoft называет эти 20 с «временем жизни кубита»; препринт же заявляет время жизни чётности в одном проводе C[5].
Хронология рекордов
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2018-03-28, отозвано 2021-03-08 | квантованная майорановская проводимость 2e²/h; перекалибровка сдвинула плато на 8%, точки вышли за пределы 2σ | Zhang et al. (Delft, Eindhoven, Microsoft) | D[12] |
| 2023-03-01 | интерференция e/4 с предсказанным чётно-нечётным эффектом при ν=5/2 и ν=7/2 | Nokia Bell Labs, PRX 13, 011028 | D[14] |
| 2025-02 | однократное считывание чётности, ошибка присвоения 1%, времена удержания в миллисекундах, InAs–Al | Microsoft, Nature | D[1] |
| 2025-07 | тетрон: Z-петля 12.4 мс против X-петли 14.5 мкс | Microsoft, препринт | D[3] |
| 2026 | считывание чётности цепочки Китаева > 1 мс | QuTech, Nature | D[6] |
| 2026-06-02 | переключение чётности ~20 с, один провод одного тетрона InAs–Pb | Microsoft, препринт | C[4] |
| 2026-07-10 | когерентные осцилляции чётности в связанных минимальных цепочках Китаева, «ограниченная защита» | QuTech, препринт | D[7] |
Доминирующее слагаемое бюджета ошибок: количественно не определено. Единственный канал с измеренным темпом — переворот чётности в Z-базисе; бюджет, относящий отношение X/Z на счёт беспорядка, гибридизации или обратного воздействия считывания, не опубликован.
Производство, материалы и цепочка поставок
Стек — это выращенный методом МЛЭ InAs со сверхпроводником, нанесённым in situ (теперь это свинец), из которого электростатическими затворами формируются тетроны. Это наименее технологичный процесс во всём слое носителей: производительность МЛЭ — пластины в сутки; интерфейс полупроводник–сверхпроводник определяет выход годных и не имеет опубликованной внутрилинейной метрики; а прибор задаётся настройкой затворов, так что «выход годных» означает долю наборов затворных напряжений, прошедших отбор, — по спорному протоколу топологической щели (Topological Gap Protocol) [8][9].
Ни выхода годных, ни однородности, ни стоимости или энергии в расчёте на кубит для какого-либо майорановского устройства по состоянию на 2026-09-03 не опубликовано. Microsoft перенесла производственные мощности в Люнгбю (Дания), где об открытии в ноябре 2025 г. сообщалось как о том, что оно позволяет «полностью изготавливать ядро майорановского чипа в Дании», на фоне совокупных датских инвестиций в квантовую инфраструктуру свыше DKK 1 bn (≈ USD 156 M) P[17]. GlobalFoundries перечисляет топологическую модальность среди тех, что обслуживает её подразделение Quantum Technology Solutions, называя Microsoft Quantum, но не указывает ни диаметра пластин, ни техпроцесса, ни фабрики C[19]G — это кэптивная исследовательская фабрика, а не маршрут фабрики (foundry). Единые точки отказа: поставки установок МЛЭ, исходные материалы III–V и концентрация ноу-хау по тетронам в одной компании и двух университетских группах. ECCN, специфичного для майорановских устройств, не найдено.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Управление — это затворные напряжения от постоянного тока до низких частот от электроники при комнатной температуре плюс ВЧ-линии считывания; ни СВЧ-возбуждения на каждый кубит, ни лазера — подлинное преимущество этой архитектуры. Считывание и есть операция гейта: чётность выводится из периодичного по h/2e сдвига квантовой ёмкости точки, связанной с концами проводов, — неразрушающе и внутрисхемно (mid-circuit), за ~100 мкс (по записи графа технологий). Ввод-вывод масштабируется по числу затворов и резонаторов на тетрон — и того, и другого порядка десяти, — так что при 10³ тетронах нагрузка напоминает большой массив спиновых кубитов, в принципе адресуемый мультиплексированием на cryo-CMOS. О 10⁴ и 10⁶ сказать нечего: мультиплексированное считывание майорановского массива не опубликовано, а модели ошибок, задающей требование к задержке, не существует.
Роль в стеке
Узел лежит на единственном пути платформы — Топологический (Майорана) — и не имеет внедиагонального охвата: он требует гетероструктур III–V, выращенных МЛЭ, и даёт физический слой для измерительного майорановского гейта, кодирования по фермионной чётности (тетрон) и ВЧ-считывания чётности по квантовой ёмкости. Он ничего не заменяет и ни с чем не конфликтует, потому что от него ничто не зависит. Эта изолированность и есть стратегический факт: провал оставляет ветвь без всякого частичного зачёта — ноу-хау по считыванию и МЛЭ переносится в физику гибридных приборов, а кодирование, набор гейтов и модель ошибок — никуда.
Производный такт для этого пути = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: кода здесь нет, поэтому определён лишь член измерения чётности ~100 мкс, а сброс не опубликован; логика и есть измерение, а транспорт отсутствует, — это проектная цифра, а не продемонстрированный раунд. Соседние пустые слоты: совместное измерение чётности (X-типа) на двух тетронах и хоть какой-нибудь декодер для измеренной майорановской модели ошибок.
Верификация (QCVV)
Заголовочные 20 с — это подгонка времени переключения к телеграфному сигналу в одном проводе, а не результат рандомизированного бенчмаркинга, и у неё нет спутника в сопряжённом базисе: время жизни чётности и когерентность кубита — разные величины, а измерена была только первая C[4]. Статья в Nature за февраль 2025 г. сопровождается примечанием редакции о том, что сами по себе результаты не устанавливают наличия майорановских нулевых мод в этих приборах D[1][2].
Независимые работы это заявление не воспроизводят. QuTech показала считывание чётности цепочки Китаева свыше 1 мс D[6], а в июле 2026 г. — когерентные осцилляции чётности в связанных минимальных цепочках Китаева, указав при этом, что «майораны для бедных» несут лишь ограниченную защиту D[7]: методика воспроизведена, а защита явным образом не воспроизведена.
Legg утверждает, что протокол топологической щели способен пометить одну и ту же область как щелевую или бесщелевую в зависимости от выбора параметров анализа — диапазона поля и прозрачности перехода, — и что данные по проводимости не показывают чёткой щели [8]; в июне 2026 г. это оформилось в Matters Arising в Nature с многоавторским ответом Microsoft, который не уступает ни в чём [9][10]. История здесь несущая: письмо 2018 г. о «квантованной майорановской проводимости» было отозвано 2021-03-08 после нераскрытых поправок на скачки заряда, неверно подписанной оси и перекалибровки, сдвинувшей значения плато на 8% и оставившей точки за пределами 2σ D[12]. Заголовочные цифры сообщает лишь одна группа, поэтому конфликта значений не возникает.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Единственный источник тетронных устройств и всех заголовочных цифр; измерительная архитектура; целевой срок отказоустойчивости 2029 г. | C[4][5]G |
| Microsoft Quantum Lab Lyngby | поставщик (кэптивная фабрика) | Дания | Изготовление ядра майорановского чипа; открыта 2025-11-13 | P[17] |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Минимальные цепочки Китаева; независимое считывание чётности и когерентный кубит чётности с явно ограниченной защитой | D[6][7] |
| TU Eindhoven | поставщик (материалы) | Нидерланды | Выращивание нанопроводов InSb/InAs для приборов на цепочках Китаева | D[7] |
| Nokia Bell Labs | разработчик | США | Дробный квантовый эффект Холла при ν=5/2 в GaAs, приборы ~15×15 мкм; цель — топологический кубит в суперпозиции к концу 2026 г. | D[14]C[13]P[15] |
| DARPA | грантодатель | США | Microsoft в финальной фазе US2QC с 2025-02; отсутствует в стадии B QBI | G[11]G |
| GlobalFoundries | поставщик | США | Quantum Technology Solutions охватывает топологическую модальность; Microsoft Quantum названа партнёром | C[19]G |
| Atom Computing | партнёр (хедж) | США | Аппаратура на нейтральных атомах для машины логических кубитов Microsoft Magne — не топологическая | G |
| QuNorth | пользователь | Дания | Купила Magne за €80 M при финансировании EIFO и Novo Nordisk Foundation | G |
| H. F. Legg | критик | — | Matters Arising, оспаривающая протокол топологической щели | [8][9] |
Деньги.
- 2025-02 · Microsoft · финальная фаза DARPA US2QC (вместе только с PsiQuantum) · сумма не раскрыта · DARPA · выполняется G[11]G
- 2025-07-17 · QuNorth · заказ на «Magne», 1,225 физических / 50 логических кубитов · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · заказано, поставка на рубеже 2026/27 гг. G
- 2025-11-06 · Microsoft · не отобрана в стадию B DARPA QBI (11 компаний, до $15 M каждой) · н/п · DARPA · отсутствие подтверждено G
- 2025-11-13 · Microsoft · открытие лаборатории в Люнгбю; совокупные датские инвестиции в квантовую инфраструктуру свыше DKK 1 bn (≈ USD 156 M) · объявлено P[17]
- 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program 2026, академические гранты до USD 200,000 на заявку, решения 2026-03-15 · объявлено P[18]
- 2026-05-12 · Microsoft · возвращающийся инвестор в раунде Photonic Inc. на 200 M при оценке 2 B · закрыто G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS, охватывающее подразделение, в котором перечислена топологическая модальность · $375 M · Министерство торговли США · письмо о намерениях C[19]G
- Расходы Microsoft на НИОКР по топологическому направлению, численность персонала и капзатраты на Люнгбю: нигде из найденного не раскрыты.
Рынок и цепочка поставок. Оборудования, специфичного для этой технологии, никто не продаёт; на входе — обычные установки МЛЭ, подложки III–V и стандартные рефрижераторы растворения. Риск концентрации тотален: один поставщик, одна кэптивная фабрика, никакого открытого рынка. Удельная экономика не поддаётся оценке — ни одно устройство не продано, облачного доступа нет, относимой выручки нет. Оплатить это могли бы только цели G3 и G4 (ранняя и полномасштабная отказоустойчивость); G1, G2, G5 и G7 обслуживаются машинами, которые Microsoft покупает у других, что и документирует заказ Magne G.
ИС и стандарты. Количества патентов, специфичных для топологического направления, из названной базы данных не найдено; единственная датированная цифра — 1,175 квантовых патентных семейств Microsoft по данным PatSnap на 2026-06-30 PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G, охватывающих все модальности. Судебных разбирательств по ИС на майорановские устройства не найдено, органа стандартизации не существует; единственный открыто опубликованный согласованный стек — Q#/Azure Quantum Development Kit от Microsoft, чья модель системы команд предполагает эту архитектуру, а не подтверждает её.
Дорожные карты и послужной список. (когда обещано · на когда обещано · статус на 2026-09-03): 2018-03 · квантованная майорановская проводимость · отозвано 2021-03-08 D[12]. 2025-02 · продемонстрирован топологический кубит · оспорено, с примечанием редакции Nature D[1][2]. 2025 · «годы, а не десятилетия» · вытеснено более поздними формулировками C[5]. 2026-06 · отказоустойчивость к 2029 г. · двухкубитной операции не существует C[5]. Nokia: конец 2025 г. · результат по управлению Паули-X · публикации не найдено; конец 2026 г. · кубит в суперпозиции · не выполнено P[15]. Microsoft выдаёт превосходные измерения в срок и снабжает их заявлениями, которых эти измерения не подтверждают, — неизменно с 2018 по 2026 г.; дата 2029 г., опирающаяся на нулевую продемонстрированную двухкубитную физику, есть намерение, а не прогноз. Заявления QuTech соответствуют её данным. Дорожная карта Nokia опубликована слишком скудно, чтобы её оценивать.
Стратегическое прочтение. Если это заработает, Microsoft получит носитель, который ни один конкурент не сможет повторить одной лишь инженерией, обесценив конкурирующий капитальный стек на физическом уровне. Если не заработает — а по сегодняшним свидетельствам это базовый сценарий, — Microsoft теряет немного: её средством доставки служат чужая аппаратура плюс собственная коррекция ошибок, и именно поэтому она купила Magne и вложилась в Photonic. Замещение идёт в обратную сторону: коды qLDPC размывают аргумент о накладных расходах, который делал топологические кубиты необходимыми. Переговорная сила поставщиков нулевая; сила поставщика платформы зависит от того, появится ли двухкубитный результат.
Открытая ниша: эксплуатируемый пробел в том, что у этой модальности нет QCVV. Каждая опубликованная цифра — однопараметрическая подгонка к телеграфной трассе, и ни один протокол не отличает топологически защищённую чётность от хорошо изолированного зарядового острова. Небольшая группа могла бы определить различающий тест — эталон отношения времён жизни X/Z, протокол измерения ошибки присвоения при считывании чётности с выделением SPAM или устойчивый к беспорядку преемник протокола топологической щели — исключительно на опубликованных данных плюс моделировании. Компетенция по SFQ понадобится позже: именно на неразрушающем внутрисхемном (mid-circuit) считывании за ~100 мкс цифровое управление при милликельвиновых температурах снимает число линий, идущих с комнатной температуры, а этим здесь никто не занимается.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо в течение 12–24 месяцев. Подтвердить: время жизни по X-петле или по совместной чётности на InAs–Pb в пределах двух порядков от 20 с по Z-петле; любая измерительная операция на двух тетронах с приведённой точностью; независимое воспроизведение времени жизни чётности на InAs–Pb; публикация Nokia кубита ν=5/2 в суперпозиции, обещанного на конец 2026 г. P[15]. Понизить: ещё один год одних лишь цифр в Z-базисе на одиночном проводе или вторая Matters Arising, пережившая ответ.
Лучший сценарий к 2029 г.: несколько тетронов со сбалансированными временами жизни X/Z и двухкубитный гейт по чётности — исследовательский прибор, а не обещанная отказоустойчивая машина. Худший сценарий: сигнал InAs–Pb оказывается тривиальными андреевскими состояниями, и ветвь закрывается.
Открытые вопросы: почему для свинцового поколения не существует цифры по X-петле; какая доля тетронов проходит отбор; как время жизни чётности масштабируется с длиной провода — измерение, напрямую проверяющее экспоненциальную защиту; может ли финальная фаза US2QC быть закрыта результатом только в Z-базисе; и не является ли путь Nokia, с его прошедшей рецензирование неабелевой интерференционной сигнатурой D[14], лучше обоснованной ставкой.
Источники
[1] Aghaee et al. (Microsoft Azure Quantum), "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices", Nature, 2025-02-19 (with editorial note) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[2] APS Physics, "Experts weigh in on Microsoft's topological qubit claim", Physics 18, 57 (2025-03-10) — https://physics.aps.org/articles/v18/57
[3] Microsoft Azure Quantum, tetron Z-loop and X-loop parity lifetimes, arXiv:2507.08795 (2025-07) — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[4] Aghaee, Alam, Andrzejczuk, Antipov, Asimakidis et al. (243 authors, Microsoft), "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device", arXiv:2606.03884 (2026-06-02) — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[5] C Microsoft, "Majorana 2: a scalable quantum processor", Microsoft Quantum blog (2026) — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[6] QuTech / TU Delft, minimal Kitaev-chain parity readout beyond 1 ms, Nature (2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[7] Zatelli, Roovers, van Loo, Lombardi, Torres Luna, Miles, Sietses, Bennebroek Evertsz', Cova Fariña, Bordin, Badawy, Bakkers, Wimmer, Kouwenhoven (QuTech), "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains", arXiv:2607.09511 (2026-07-10) — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[8] Legg, critique of the Topological Gap Protocol, arXiv:2503.08944 (2025-03) — https://arxiv.org/abs/2503.08944
[9] Matters Arising on the Microsoft parity-readout paper, Nature (2026-06) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[10] Microsoft reply to the Matters Arising, Nature (2026-06) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7
[11] G DARPA, "Quantum computing approaches" (US2QC final phase: Microsoft and PsiQuantum), 2025-02 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
[12] Zhang, Liu, Gazibegovic et al., retraction note for "Quantized Majorana conductance" (Nature, 2018-03-28), Nature, 2021-03-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-021-03373-x
[13] C Nokia Bell Labs, "Topological quantum computing" research page (accessed 2026-09-03) — https://www.nokia.com/bell-labs/research/air-lab/data-and-devices/topological-quantum-computing/
[14] Willett et al. (Nokia Bell Labs), "Interference measurements of non-Abelian e/4 and Abelian e/2 quasiparticle braiding", Phys. Rev. X 13, 011028 (2023-03-01) — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011028
[15] P The Next Platform, "Bell Labs takes a topological approach to Quantum 2.0", 2025-07-21 — https://www.nextplatform.com/2025/07/21/bell-labs-takes-a-topological-approach-to-quantum-2-0/
[16] P ITPro, "Bell Labs' Michael Eggleston on Nokia's research into topological quantum computing" (2026) — https://www.itpro.com/technology/bell-labs-michael-eggleston-on-nokias-research-into-topological-quantum-computing
[17] P Quantum Computing Report, "Microsoft opens largest quantum lab globally in Denmark to advance topological qubit fabrication", 2025-11-13 — https://quantumcomputingreport.com/microsoft-opens-largest-quantum-lab-globally-in-denmark-to-advance-topological-qubit-fabrication/
[18] P The Quantum Insider, "Microsoft opens 2026 Quantum Pioneers Program for measurement-based topological computing research", 2026-01-23 — https://thequantuminsider.com/2026/01/23/microsoft-2026-quantum-pioneers-program-measurement-based-computing/
[19] C GlobalFoundries, "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale US quantum manufacturing", 2026-05-21 — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
Открытые пункты верификации
- Аффилиация H. F. Legg по рассмотренному тексту arXiv не подтверждена; список авторов Matters Arising и точный день в июне 2026 г. установить не удалось.
- Цифра >1 мс для [6] взята из основного отчёта и по самой статье не проверена.
- Ошибка присвоения, точность считывания и выход годных приборов для поколения InAs–Pb: в [4] не приводятся; источника не найдено.
- Время жизни по X-петле / по совместной чётности для InAs–Pb: по состоянию на 2026-09-03 измерений не опубликовано.
- Расходы Microsoft на НИОКР по топологическому направлению, капзатраты на Люнгбю и численность персонала: не раскрыты; DKK 1 bn в [17] — это совокупные датские инвестиции в квантовую инфраструктуру, а не собственные затраты Microsoft.
- Сумма контракта DARPA US2QC с Microsoft: в [11] не раскрыта.
- Правила экспортного контроля и ECCN, специфичные для майорановских или гибридных сверхпроводниковых приборов III–V: не выявлено ни одного.
- Заявленный Nokia результат по управлению Паули-X к концу 2025 г.: ни публикации, ни релиза не найдено; [15][16] — отраслевая пресса.
- Размер прибора Nokia «15×15 мкм» и стабильность состояния «от часов до суток» происходят из [15] и [13], а не из рецензируемого источника.
- Концентрация поставщиков установок МЛЭ утверждается качественно; датированный источник по долям рынка не привлекался.
Alkali atom (Rb/Cs) in optical tweezer
Hyperfine ground-state qubit in a single rubidium or caesium atom held by a far-detuned optical tweezer, moved on demand.
Verdict. Identical, free, transportable qubits with second-scale coherence; the binding constraints are trap-laser watts, millisecond imaging and atom loss — not fabrication.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A single neutral ⁸⁷Rb or ¹³³Cs atom in a far-off-resonant dipole trap of ~1 µm waist, the qubit encoded in two hyperfine ground states split by 6.83 GHz (Rb) or 9.19 GHz (Cs). The trap, order 1 mK deep, confines but does not define the qubit, so every carrier is the same object to the precision of atomic physics. Single-atom trapping dates to 2001 (Institut d'Optique); the platform begins with the 2016 demonstrations of deterministic defect-free arrays assembled by moving tweezers (Harvard; Institut d'Optique).
Coordinates. Carrier affinity: fully natural — nothing fabricated, nothing to bin. Characteristic time: ~0.25 µs entangling interaction, deterministic, not heralded. Readout: fluorescence imaging, ~0.5 ms, non-destructive, mid-circuit capable. Mobility: the atom is physically transported by moving tweezers, so connectivity is reconfigured mid-circuit. Control: optical, room-temperature, outside the vacuum. Error structure as the code sees it: atom loss and leakage first, coherent error second — loss is detectable at imaging, hence erasure-convertible. Manufacturing: optical assembly, not lithography.
Physics & limits
The trap sets the scaling law. Holding a laser-cooled atom costs roughly 0.5–1 mW of 850–1064 nm light: Tsinghua's 18,225-site array took 33 W incident and 12.2 W effective trapping power, ~0.67 mW per site D[1]. Trap light grows strictly linearly with qubit count: a 10⁶-atom array is a kilowatt-class optical plant, not a larger version of today's machine.
Coherence is not the constraint. Hyperfine clock states are first-order magnetically insensitive: T₂ = 12.6(1) s in a 6,100-atom Cs array D[3]; T₂ = 1.09(3) s in Rb while a magneto-optical trap ran 0.5 m away, against a shielded 1.34(4) s D[2]. Against a millisecond cycle both are enormous.
The floor is atom loss. Background-gas collisions and photon-scattering heating give a tweezer-limited lifetime near 60 s in a room-temperature cell D[2]; loss runs ~0.09% per two-qubit gate D[5], and over 80% of leakage in a logical circuit is loss D[4]. That is the defining asymmetry: the dominant error announces itself. Moving the floor takes cryogenic vacuum, reloading during computation (300,000 atoms/s into tweezers, >30,000 initialised qubits/s D[2]) or a species change — alkalis buy the simplest laser system and the best-characterised Rydberg structure but lack the manifolds that make erasure conversion and loss-free imaging native in Sr/Yb.
Engineering state of the art
Records timeline.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-03 → 2025-07 | 6,100 Cs atoms in ~12,000 sites; T₂ 12.6(1) s; imaging survival 99.98952(1)% | Caltech | D[3] |
| 2025-09-15 | 3,217 Rb atoms in one shot, >3,000 held >2 h; 300,000 atoms/s loaded; ~60 s lifetime | Harvard/MIT | D[2] |
| 2025-11-10 | 448 atoms under fault-tolerant control; 2.14(13)× below threshold, four rounds | Harvard/MIT/QuEra | DG |
| 2026-06-01 | 11,022 Rb atoms in 18,225 metasurface tweezers, 60.5% filling, no gates | Tsinghua/Qosmos | D[1] |
Typical at scale trails the records: QuEra's shipping Gemini is 260 physical qubits at 1 shot/s, SPAM 99.7% CG. The gap between 11,022 trapped and 448 under logical control is the field's honest position as of 3 September 2026, and atom loss dominates the budget in every regime. The carrier-quality bound set by the best entangling gate — 0.087(5)% atom loss per CZ DG — is a loss figure, not a coherence figure.
Manufacturing, materials & supply chain
There is no wafer. The process is an optical assembly: a UHV glass cell, an alkali dispenser, a high-NA objective — or, at Tsinghua, a 19.8 mm silicon-nitride metasurface 2.5 mm outside the cell replacing the objective entirely D[1] — an SLM for the static array, crossed acousto-optic deflectors for movable tweezers, a scientific camera. Uniformity is a runtime property, not a yield: stochastic loading fills 50–60% of sites and rearrangement repairs the array every shot. Substituting sorting for yield is this carrier's structural advantage over every fabricated one.
The supply chain is optics, concentrated in Europe and Japan P[9]. Lasers: TOPTICA (Munich), Exail (in Pasqal's racks), M Squared, and Menlo Systems and NKT — both Hamamatsu subsidiaries. SLMs: Meadowlark, Hamamatsu LCOS, Holoeye. Acousto-optics: AA Opto-Electronic, Gooch & Housego, Isomet. Cameras: Hamamatsu ORCA-Quest qCMOS, chosen for mid-circuit imaging in the Harvard/QuEra machine. Vacuum: Pfeiffer, Edwards, Kurt J. Lesker, VACOM. Over 90% of system size and cost is lasers and photonics P[9]. There is no Bluefors-equivalent chokepoint, but Hamamatsu appears simultaneously in lasers, SLMs and cameras — the one name hard to route around. No vendor discloses a per-system price. Export exposure runs through tunable lasers and vacuum equipment under Wassenaar Categories 6 and 2 and the 2024 US BIS quantum rule; exact ECCNs are unverified below.
Control, readout & I/O burden
The I/O burden does not scale with N: one SLM hologram makes the static array, one deflector pair addresses whichever subset is operated on. Wiring count — the wall for every solid-state carrier — is replaced by optical power and bandwidth. The cost lands in time: imaging 0.5–1 ms, transport 0.1–1 ms, correction cycle 1–4.5 ms, three orders slower than superconducting circuits, with the compensating benefit that a real-time decoder has an easy latency target (NVQLink 3.84 µs C[22]).
At 10³ the platform is done. At 10⁴ the constraints are aggregate trap power (12 W at the atoms today), deflector bandwidth, rearrangement time and camera field of view. At 10⁶ nothing demonstrated applies: kilowatt trap light, no multi-core interconnect, no sorting scheme finishing inside a cycle. Photonic delivery is the proposed answer, and Pasqal's four chip-trapped Rb atoms, ~27.5 s lifetime (2026-08-10) C[7], are three and a half orders from mattering.
Role in the stack
One path: "Neutral atoms — alkali (Rb/Cs)". It requires optical/mechanical assembly and provides the carrier for Rydberg-blockade CZ, for fluorescence imaging of atom arrays, and for the atom–photon cavity interface a network layer would need. It replaces the alkaline-earth slot: switching costs a laser rebuild (narrow-line cooling and clock lasers at 689/698 nm) plus a decade of alkali Rydberg calibration, and buys native erasure conversion and non-destructive nuclear-spin readout. The field splits on that line — QuEra, Pasqal, Harvard, Tsinghua on alkalis; Atom Computing (Yb), Infleqtion, Caltech's gate work (Sr) on alkaline earths. Derived clock = sum of the syndrome round (gates 1 µs, transport 0.80 ms, 1Q 10 µs, readout 0.50 ms) ≈ 1.3 × 10⁻³ s, set by transport then readout, never the gate. Neighbouring empty slots: no cavity interconnect at array scale, no cryogenic-vacuum array above 10³.
Verification (QCVV)
The headline coherence is a dynamically decoupled, array-averaged T₂: it absorbs site-to-site trap-depth inhomogeneity into the pulse sequence rather than reporting it. Imaging survival of 99.98952(1)% is per image at a stated exposure and bounds nothing about loss during transport or Rydberg excitation. The 60.5% filling fraction is pre-rearrangement — "11,022 atoms" and "11,022 usable qubits" are different claims. No protocol here separates loss from depolarising error, so error-per-Clifford figures are not comparable to solid-state ones without the post-selection.
Conflicts. The Caltech abstract says "over 6,100 atoms in around 12,000 sites"; versions differ (v1 2024-03, v4 2025-07) and the 12.6 s figure belongs to v4, which I trust D[3]. The review arguing a 99.9% blockade ceiling also tabulates a 2025 USTC CZ of 99.84% that no primary source corroborates P[19].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuEra | developer | US | Rb arrays; Gemini 260 q shipping; Libra promised 2028 | C[10][11] |
| Harvard/MIT | research | US | 448-atom architecture; 3,000-qubit continuous run; CZ record | D[2][4] |
| Caltech | research | US | 6,100-atom Cs array; T₂ 12.6 s; record imaging survival | D[3] |
| Pasqal | developer | FR | Rb machines; on-chip trapping; Nasdaq PSQL | C[7][8] |
| Infleqtion | developer | US | Sqale line; NYSE INFQ; Illinois system 2027 | G[6][15] |
| Tsinghua | research | CN | 11,022-atom metasurface array, largest trapped ensemble | D[1] |
| Google Quantum AI | research | US | neutral-atom track opened 2026-03 under Adam Kaufman | C[17] |
| Atom Computing | developer | US | Yb competitor; Magne with Microsoft; QBI Stage B | G[21] |
| planqc | developer | DE | DLR and LRZ builds; 1,000 qubits at LRZ circa 2027 | C[12] |
| TOPTICA | supplier | DE | dominant supplier of Rb/Cs cooling and trapping lasers | P[9] |
| Hamamatsu | supplier | JP | LCOS-SLMs and qCMOS cameras; owns Menlo and NKT | P[9] |
Money.
- 2022-05-04 / 2024-07-08 · planqc · DLR contract EUR 29 M; Series A EUR 50 M · DLR Quantum Computing Initiative; lead undisclosed · closed C[12]
- 2025-07-17 · QuNorth · "Magne" order from Atom Computing/Microsoft · EUR 80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · ordered G
- 2025-09-09 · QuEra · financing round · > USD 230 M · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed CG
- 2025-11-06 · QuEra · DARPA QBI Stage B · up to USD 15 M · DARPA · selected G
- 2026-02-17 · Infleqtion · NYSE listing (INFQ) · > USD 550 M gross · SPAC · closed G
- 2026-05-21 · Infleqtion · CHIPS letter of intent · USD 100 M · US Dept of Commerce · LOI (non-binding) G
- 2026-06-15 · QuEra · Libra 2028 roadmap, expanded AWS Braket collaboration · undisclosed · AWS · roadmap RG
- 2026-08-12 · Infleqtion · Q2 2026 results · revenue USD 12.6 M (+116% y/y), H1 USD 22.094 M, FY26 guidance ~USD 43 M, Q2 net loss USD 25.5 M, cash USD 582 M · reported G[6]
- 2026-08-27 · Pasqal · SPAC completion, Nasdaq PSQL · ~USD 360 M cash; 2025 revenue EUR 16.5 M · Bleichroeder Acquisition Corp. II · closed P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G
Market & supply chain. The enabling equipment is sold by photonics firms that were profitable before quantum existed; concentration is real but diffuse, with over 90% of system cost in lasers and photonics P[9]. Unit economics are undisclosed; the only quotable figure is 0.67 mW of trap light per tweezer D[1]. G1 (analog simulation) is what alkali arrays are actually paid for today; G5 (optimisation) is what is marketed; G3 (early fault tolerance) is where every 2028 promise sits; G4 is the thesis behind the valuations. G6 is blocked on the cavity-interface slot.
IP & standards. The foundational tweezer-array and coherent-transport families come from Harvard/MIT, licensed into QuEra; the CNRS/Institut d'Optique lineage feeds Pasqal. Vertical integration is the visible move: Pasqal acquired Aeponyx for silicon-nitride photonics under 18 months before its August 2026 result C[7]. Open-source stacks: Bloqade (QuEra), Pulser (Pasqal), both with analog-Hamiltonian front ends no other modality needs. No litigation found; no dated patent count from a named database.
Roadmaps & track record. QuEra (promised 2024-01 · for 2026 · 100 logical qubits undelivered as of 2026-09-03, replaced by Libra >256 logical in 2028 — a two-year slip). Pasqal (promised 2024-03 · for 2026 · 10,000 physical slipped to 2028; 100 logical now 2029). Infleqtion (reaffirmed 2026-08-12 · for 2026 · 30 logical qubits, unverified; >50 logical at Illinois 2027). planqc (promised 2024-11 · for ~2027 · 1,000 qubits at LRZ; no device metrics published since). Credibility: Harvard/MIT outrun every roadmap because they publish rather than promise; QuEra and Pasqal have each slipped a flagship number by two years and read as 2029 companies; Infleqtion alone reports audited revenue against its claims; planqc has contracts but no published metrics.
Strategic reading. If alkali arrays win, value accrues asymmetrically to component vendors — TOPTICA, Hamamatsu, Meadowlark — paid identically whichever developer prevails and facing no substitution risk from the alkaline-earth branch beyond a change of wavelength catalogue. The real threat to this node is internal: Sr/Yb carriers convert the dominant error into an erasure for free. Bargaining power sits with buyers — Infleqtion holds USD 582 M, Pasqal ~USD 360 M, against far smaller European vendors — and the response is acquisition rather than negotiation.
Open niche: the unclaimed QCVV ground here is loss-aware characterisation. No standard protocol separates atom loss from depolarising error, reports per-site rather than array-averaged coherence, or certifies that a rearranged array is defect-free before a circuit begins — yet loss is over 80% of the leakage budget and the erasure-conversion argument rests entirely on how well it is detected. Three deliverables are open: a loss-flagged randomised-benchmarking variant with a published estimator, a per-site T₂ and trap-depth mapping protocol for arrays above 10³, and a rearrangement-fidelity certificate. The millisecond cycle removes any latency argument for cryogenic single-flux-quantum control, so SFQ competence transfers here as measurement discipline, not hardware.
Outlook & open questions
Confirm if a defect-free array above 2,000 atoms runs gates by end-2027; if Infleqtion demonstrates 30 logical qubits by 2026-12-31; if a chip-delivered tweezer array exceeds 100 traps by end-2027. Demote if no group shows Λ > 2 over more than 50 rounds with continuous reloading by end-2027 — Atom Computing's toric-code run lost its suppression precisely when reloading was included D[20], and that, not gate fidelity, is the load-bearing question.
Best case by 2029: Libra-class systems above 256 logical qubits on cloud, chip or metasurface optics collapsing the footprint, loss handled as erasure end to end. Worst case: 10³-qubit analog simulators with a few dozen logical qubits, the millisecond cycle fatal outside simulation, alkalis losing fault tolerance to Sr/Yb.
Open questions. (1) Does continuous reloading survive contact with error correction, or does stray light impose a coherence tax growing with duty cycle? (2) Can rearrangement of >10⁴ sites finish inside a correction cycle, or does sorting become the clock? (3) Are metasurface and chip-based trap delivery compatible with the trap depths and beam quality high-fidelity gates require?
Watch: Infleqtion's Q4 2026 report against the 30-logical claim; a QuEra Libra milestone in 2027; Pasqal's chip channel count; Google's first neutral-atom paper; any vacuum-limited lifetime above 300 s at array scale.
Sources
[1] Wang, Zhang et al. (Tsinghua University; Qosmos, Beijing) · Metasurface-generated tweezer array: 11,022 ⁸⁷Rb atoms in 18,225 sites · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715
[2] Harvard/MIT (Lukin, Greiner, Vuletić et al.) · Continuous operation of a 3,000-qubit atom array · Nature 646 (8087) · 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6
[3] Manetsch, Nomura, Bataille, Leung, Lv, Endres (Caltech) · A tweezer array with 6,100 highly coherent atomic qubits · arXiv:2403.12021 (v4, 2025-07-29) · https://arxiv.org/abs/2403.12021
[4] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · A fault-tolerant neutral-atom architecture for universal quantum computation · Nature · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[5] Evered, Xu, Li et al. (Harvard/MIT) · High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neutral atoms · arXiv:2604.25987 · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987
[6] Infleqtion, Inc. (INFQ) · Q2 2026 results: record revenue, raised 2026 outlook · investor-relations release · 2026-08-12 · G · https://ir.infleqtion.com/news-events/press-releases/detail/201/infleqtion-reports-record-q2-revenue-raises-2026-outlook-as-quantum-commercialization-accelerates
[7] Pasqal · Pasqal brings qubit control on-chip · newsroom · 2026-08-10 · C · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/
[8] Pasqal · Newsroom index (SPAC completion 2026-08-27; KACST collaboration 2026-08-31) · C · https://www.pasqal.com/newsroom/
[9] postquantum.com · The tweezer array's hidden supply chain: the neutral-atom quantum ecosystem · accessed 2026-09-03 · P · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/neutral-atom-quantum-ecosystem/
[10] QuEra Computing · Gemini product specification · accessed 2026-09-03 · C · https://www.quera.com/gemini
[11] QuEra Computing · 2028 fault-tolerant computer and expanded AWS collaboration · 2026-06-15 · C · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[12] planqc · News index (DLR EUR 29 M 2022-05-04; Series A EUR 50 M 2024-07-08; LRZ 1,000 qubits 2024-11-13; EUR 2.3 M 2026-03-19) · C · https://planqc.eu/news
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · G · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[14] NIST / US Department of Commerce · Letters of intent with nine companies, USD 2.013 B · 2026-05-21 · G · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[15] Infleqtion · First neutral-atom quantum company to go public (NYSE, INFQ) · 2026-02-17 · C · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/
[16] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with USD 360 M in cash · 2026-08-28 · P · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[17] Google · Neutral-atom quantum computers: a second hardware track · blog · 2026-03-24 · C · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
[18] QuEra Computing · USD 230 M+ financing round · 2025-09-09 · C · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[19] Wang, Wang, Li, Wang, Liang, Yan · Neutral atom quantum computing: principles, routes, progress and challenges · arXiv:2608.05010 · 2026-08-05 · P · https://arxiv.org/html/2608.05010v1
[20] Atom Computing · Toric-code demonstration with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
[21] Novo Nordisk Foundation · QuNorth orders "Magne" from Atom Computing and Microsoft, EUR 80 M · 2025-07-17 · C · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[22] NVIDIA · NVQLink architecture, 3.84 µs mean round trip · developer blog · 2025-11 · C · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
Open verification items
- The 2016 origin papers (Endres et al.; Barredo et al.) and the 2001 single-atom trapping result are cited from the standard literature without a numbered source.
- Export control: specific ECCNs for tunable lasers (6A005) and for quantum equipment under the 2024 BIS rule were not verified against a BIS or Wassenaar document; only general category exposure is asserted.
- Infleqtion's computing atom species (caesium) is not confirmed by any source consulted here.
- planqc's atom species (strontium) is not stated on its own news index; if strontium, planqc belongs to the alkaline-earth node rather than this one.
- Caltech array: the v4 abstract says "over 6,100 atoms in around 12,000 sites"; version drift between v1 (2024-03) and v4 (2025-07), the 12.6 s T₂ figure taken from v4.
- The Tsinghua metasurface paper does not state a vacuum-limited trap lifetime.
- No per-qubit or per-system capital cost was found for any tweezer machine, from any vendor or filing.
- arXiv:2608.05010 tabulates a 2025 USTC CZ of 99.84% with no corroborating primary source; not used.
- https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws returned HTTP 404 on 2026-09-03; no QuEra corporate events after 2026-06-15 were verified.
- Filling-fraction framing conflict: Tsinghua's "11,022 atoms" is a pre-rearrangement loading figure at 60.5%, not a defect-free usable-qubit count; the two are routinely conflated in secondary coverage.
Атом щелочного металла (Rb/Cs) в оптическом пинцете
Кубит на сверхтонких состояниях основного уровня одиночного атома рубидия или цезия, удерживаемого далёким от резонанса оптическим пинцетом и перемещаемого по требованию.
Вердикт. Идентичные, свободные, транспортируемые кубиты с когерентностью секундного масштаба; связывающие ограничения — ватты мощности удерживающего лазера, миллисекундная визуализация и потеря атомов, а не производство.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Одиночный нейтральный атом ⁸⁷Rb или ¹³³Cs в далёкой от резонанса дипольной ловушке с перетяжкой ~1 µm; кубит закодирован в двух сверхтонких состояниях основного уровня, расщеплённых на 6.83 GHz (Rb) или 9.19 GHz (Cs). Ловушка глубиной порядка 1 mK удерживает, но не определяет кубит, поэтому каждый носитель — один и тот же объект с точностью, которую даёт атомная физика. Захват одиночных атомов восходит к 2001 году (Institut d'Optique); сама платформа начинается с демонстраций 2016 года — детерминированных бездефектных массивов, собираемых перемещением пинцетов (Harvard; Institut d'Optique).
Координаты. Родство носителя: полностью естественное — ничего не изготавливается, нечего сортировать по бинам. Характерное время: запутывающее взаимодействие ~0.25 µs, детерминированное, не геральдированное (heralded). Считывание: флуоресцентная визуализация, ~0.5 ms, неразрушающее, пригодное для внутрисхемного (mid-circuit) применения. Подвижность: атом физически транспортируется перемещаемыми пинцетами, поэтому связность перестраивается прямо внутри схемы. Управление: оптическое, при комнатной температуре, снаружи вакуума. Структура ошибок, как её видит код: на первом месте потеря атома и утечка (leakage), на втором — когерентная ошибка; потеря детектируется при визуализации, а значит конвертируема в стирание (erasure). Производство: оптическая сборка, а не литография.
Физика и пределы
Закон масштабирования задаёт ловушка. Удержание лазерно-охлаждённого атома стоит примерно 0.5–1 mW света на 850–1064 nm: массив Tsinghua на 18,225 узлов потребовал 33 W падающей и 12.2 W эффективной удерживающей мощности, ~0.67 mW на узел D[1]. Мощность удерживающего света растёт строго линейно с числом кубитов: массив из 10⁶ атомов — это оптическая установка киловаттного класса, а не увеличенная версия сегодняшней машины.
Ограничением служит не когерентность. Сверхтонкие «часовые» состояния нечувствительны к магнитному полю в первом порядке: T₂ = 12.6(1) s в массиве из 6,100 атомов Cs D[3]; T₂ = 1.09(3) s в Rb при работающей в 0.5 m магнитооптической ловушке, против 1.34(4) s в экранированном варианте D[2]. На фоне миллисекундного цикла обе величины огромны.
Пол задаёт потеря атомов. Столкновения с фоновым газом и нагрев от рассеяния фотонов дают ограниченное пинцетом время жизни около 60 s в ячейке комнатной температуры D[2]; потери идут на уровне ~0.09% на двухкубитный гейт D[5], а свыше 80% утечки (leakage) в логической схеме — это именно потеря D[4]. В этом и состоит определяющая асимметрия: доминирующая ошибка сама о себе заявляет. Сдвинуть этот пол можно криогенным вакуумом, дозагрузкой прямо во время вычисления (300,000 атомов в секунду в пинцеты, >30,000 инициализированных кубитов в секунду D[2]) либо сменой атомного вида — щелочные металлы покупают простейшую лазерную систему и наиболее изученную ридберговскую структуру, но лишены тех мультиплетов, которые делают конверсию в стирание и визуализацию без потерь штатными в Sr/Yb.
Инженерное состояние (state of the art)
Хронология рекордов.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-03 → 2025-07 | 6,100 атомов Cs в ~12,000 узлах; T₂ 12.6(1) s; выживаемость при визуализации 99.98952(1)% | Caltech | D[3] |
| 2025-09-15 | 3,217 атомов Rb за один запуск, >3,000 удерживались >2 h; загрузка 300,000 атомов в секунду; время жизни ~60 s | Harvard/MIT | D[2] |
| 2025-11-10 | 448 атомов под отказоустойчивым управлением; 2.14(13)× ниже порога, четыре раунда | Harvard/MIT/QuEra | DG |
| 2026-06-01 | 11,022 атома Rb в 18,225 метаповерхностных пинцетах, заполнение 60.5%, без гейтов | Tsinghua/Qosmos | D[1] |
Типичный уровень при масштабировании отстаёт от рекордов: поставляемая QuEra система Gemini — это 260 физических кубитов при 1 запуске в секунду и SPAM 99.7% CG. Разрыв между 11,022 удержанными атомами и 448 под логическим управлением — честное положение области по состоянию на 3 сентября 2026 г., и потеря атомов доминирует в бюджете во всех режимах. Граница качества носителя, задаваемая лучшим запутывающим гейтом — 0.087(5)% потери атома на CZ DG, — это показатель потерь, а не когерентности.
Производство, материалы и цепочка поставок
Пластины здесь нет. Процесс — оптическая сборка: стеклянная ячейка сверхвысокого вакуума, дозатор щелочного металла, объектив с высокой числовой апертурой — или, как у Tsinghua, метаповерхность из нитрида кремния размером 19.8 mm, вынесенная на 2.5 mm за пределы ячейки и полностью заменяющая объектив D[1], — SLM для статического массива, скрещённые акустооптические дефлекторы для подвижных пинцетов, научная камера. Однородность здесь — свойство времени исполнения, а не выход годных: стохастическая загрузка заполняет 50–60% узлов, а перестроение чинит массив в каждом запуске. Замена выхода годных сортировкой — структурное преимущество этого носителя перед любым изготавливаемым.
Цепочка поставок — это оптика, сосредоточенная в Европе и Японии P[9]. Лазеры: TOPTICA (Мюнхен), Exail (в стойках Pasqal), M Squared, а также Menlo Systems и NKT — обе дочерние компании Hamamatsu. SLM: Meadowlark, Hamamatsu LCOS, Holoeye. Акустооптика: AA Opto-Electronic, Gooch & Housego, Isomet. Камеры: Hamamatsu ORCA-Quest qCMOS, выбранная для внутрисхемной (mid-circuit) визуализации в машине Harvard/QuEra. Вакуум: Pfeiffer, Edwards, Kurt J. Lesker, VACOM. Свыше 90% габаритов и стоимости системы — это лазеры и фотоника P[9]. Аналога «узкого горла» Bluefors здесь нет, но Hamamatsu присутствует одновременно в лазерах, SLM и камерах — единственное имя, обойти которое трудно. Ни один поставщик не раскрывает цену за систему. Экспортная уязвимость проходит через перестраиваемые лазеры и вакуумное оборудование в рамках категорий 6 и 2 Вассенаарских договорённостей и правила BIS США 2024 года по квантовой технике; точные ECCN не верифицированы, см. ниже.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Нагрузка на ввод-вывод не растёт с N: одна голограмма на SLM формирует статический массив, одна пара дефлекторов адресует то подмножество, над которым выполняется операция. Число проводов — стена для любого твердотельного носителя — заменяется оптической мощностью и полосой. Цена платится временем: визуализация 0.5–1 ms, транспорт 0.1–1 ms, цикл коррекции 1–4.5 ms, что на три порядка медленнее сверхпроводниковых схем, с компенсирующим выигрышем: у декодера реального времени лёгкая цель по задержке (NVQLink 3.84 µs C[22]).
На уровне 10³ платформа состоялась. На 10⁴ ограничениями становятся суммарная мощность ловушек (сегодня 12 W на атомах), полоса дефлекторов, время перестроения и поле зрения камеры. На 10⁶ не применимо ничего из продемонстрированного: киловаттный удерживающий свет, отсутствие многоядерного интерконнекта, отсутствие схемы сортировки, укладывающейся в цикл. Предлагаемый ответ — фотонная доставка света, и четыре удерживаемых на чипе атома Rb у Pasqal со временем жизни ~27.5 s (2026-08-10) C[7] отстоят на три с половиной порядка от практической значимости.
Роль в стеке
Один путь платформы: «Нейтральные атомы — щелочные (Rb/Cs)». Он требует оптико-механической сборки и даёт носитель для CZ на ридберговской блокаде, для флуоресцентной визуализации атомных массивов и для атом-фотонного резонаторного интерфейса, который потребуется сетевому слою. Он замещает слот щелочноземельных: переход стоит перестройки лазерного парка (лазеры узколинейного охлаждения и часовые лазеры на 689/698 nm) плюс десятилетия калибровки ридберговских переходов щелочных, а покупает штатную конверсию в стирание и неразрушающее считывание ядерного спина. По этой линии область и разделена: QuEra, Pasqal, Harvard, Tsinghua — на щелочных; Atom Computing (Yb), Infleqtion, гейтовые работы Caltech (Sr) — на щелочноземельных. Производный такт = сумма раунда синдрома (гейты 1 µs, транспорт 0.80 ms, 1Q 10 µs, считывание 0.50 ms) ≈ 1.3 × 10⁻³ s, задаётся транспортом, затем считыванием, и никогда — гейтом. Соседние пустые слоты: нет резонаторного интерконнекта на масштабе массива, нет массива с криогенным вакуумом выше 10³.
Верификация (QCVV)
Заявляемая когерентность — это T₂ с динамической развязкой, усреднённое по массиву: неоднородность глубины ловушек от узла к узлу оно поглощает импульсной последовательностью, а не сообщает. Выживаемость при визуализации 99.98952(1)% относится к одному изображению при оговоренной экспозиции и ничего не ограничивает в отношении потерь при транспорте или ридберговском возбуждении. Доля заполнения 60.5% — величина до перестроения: «11,022 атома» и «11,022 пригодных кубита» — разные утверждения. Ни один из применяемых здесь протоколов не отделяет потерю от деполяризующей ошибки, поэтому цифры ошибки на клиффорд несопоставимы с твердотельными без соответствующей постселекции.
Расхождения. В аннотации Caltech сказано «более 6,100 атомов примерно в 12,000 узлах»; версии различаются (v1 2024-03, v4 2025-07), а величина 12.6 s принадлежит v4, которой я доверяю D[3]. Обзор, отстаивающий потолок блокады на уровне 99.9%, приводит в таблице CZ USTC 2025 года с 99.84%, не подтверждённый ни одним первичным источником P[19].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuEra | разработчик | США | массивы Rb; Gemini на 260 кубитов поставляется; Libra обещана на 2028 | C[10][11] |
| Harvard/MIT | исследования | США | архитектура на 448 атомов; непрерывный прогон на 3,000 кубитов; рекорд CZ | D[2][4] |
| Caltech | исследования | США | массив из 6,100 атомов Cs; T₂ 12.6 s; рекордная выживаемость при визуализации | D[3] |
| Pasqal | разработчик | Франция | машины на Rb; захват на чипе; Nasdaq PSQL | C[7][8] |
| Infleqtion | разработчик | США | линейка Sqale; NYSE INFQ; система в Иллинойсе в 2027 | G[6][15] |
| Tsinghua | исследования | Китай | метаповерхностный массив на 11,022 атома, крупнейший удержанный ансамбль | D[1] |
| Google Quantum AI | исследования | США | направление нейтральных атомов открыто 2026-03 под руководством Adam Kaufman | C[17] |
| Atom Computing | разработчик | США | конкурент на Yb; Magne совместно с Microsoft; QBI Stage B | G[21] |
| planqc | разработчик | Германия | сборки для DLR и LRZ; 1,000 кубитов в LRZ около 2027 | C[12] |
| TOPTICA | поставщик | Германия | доминирующий поставщик лазеров охлаждения и захвата для Rb/Cs | P[9] |
| Hamamatsu | поставщик | Япония | LCOS-SLM и камеры qCMOS; владеет Menlo и NKT | P[9] |
Деньги.
- 2022-05-04 / 2024-07-08 · planqc · контракт DLR на EUR 29 M; раунд Series A на EUR 50 M · DLR Quantum Computing Initiative; ведущий инвестор не раскрыт · закрыто C[12]
- 2025-07-17 · QuNorth · заказ «Magne» у Atom Computing/Microsoft · EUR 80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · заказано G
- 2025-09-09 · QuEra · раунд финансирования · > USD 230 M · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыто CG
- 2025-11-06 · QuEra · DARPA QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · отобрана G
- 2026-02-17 · Infleqtion · листинг на NYSE (INFQ) · > USD 550 M брутто · SPAC · закрыто G
- 2026-05-21 · Infleqtion · письмо о намерениях по программе CHIPS · USD 100 M · Министерство торговли США · LOI (необязывающее) G
- 2026-06-15 · QuEra · дорожная карта Libra на 2028, расширенное сотрудничество с AWS Braket · не раскрыто · AWS · дорожная карта RG
- 2026-08-12 · Infleqtion · результаты II квартала 2026 · выручка USD 12.6 M (+116% г/г), первое полугодие USD 22.094 M, прогноз на 2026 ф.г. ~USD 43 M, чистый убыток за II квартал USD 25.5 M, денежные средства USD 582 M · отчёт опубликован G[6]
- 2026-08-27 · Pasqal · завершение SPAC, Nasdaq PSQL · ~USD 360 M денежными средствами; выручка 2025 EUR 16.5 M · Bleichroeder Acquisition Corp. II · закрыто P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G
Рынок и цепочка поставок. Ключевое оборудование продают фотонные компании, которые были прибыльны ещё до появления квантовой отрасли; концентрация реальна, но размыта, и свыше 90% стоимости системы приходится на лазеры и фотонику P[9]. Юнит-экономика не раскрывается; единственная цитируемая цифра — 0.67 mW удерживающего света на один пинцет D[1]. G1 (аналоговое моделирование) — то, за что щелочным массивам действительно платят сегодня; G5 (оптимизация) — то, что продаётся в маркетинге; G3 (ранняя отказоустойчивость) — то, куда уложены все обещания на 2028 год; G4 — тезис, стоящий за оценками компаний. G6 заблокирован на слоте резонаторного интерфейса.
ИС и стандарты. Основополагающие патентные семейства по пинцетным массивам и когерентному транспорту происходят из Harvard/MIT и лицензированы в QuEra; линия CNRS/Institut d'Optique питает Pasqal. Видимый ход — вертикальная интеграция: Pasqal приобрела Aeponyx ради фотоники на нитриде кремния менее чем за 18 месяцев до своего результата августа 2026 года C[7]. Открытые стеки: Bloqade (QuEra), Pulser (Pasqal), оба с фронтендами аналоговых гамильтонианов, которые не нужны ни одной другой модальности. Судебных споров не найдено; датированного числа патентов из именованной базы нет.
Дорожные карты и послужной список. QuEra (обещано 2024-01 · на 2026 · 100 логических кубитов не поставлены по состоянию на 2026-09-03, заменены на Libra с >256 логическими в 2028 — сдвиг на два года). Pasqal (обещано 2024-03 · на 2026 · 10,000 физических сдвинуты на 2028; 100 логических теперь на 2029). Infleqtion (подтверждено 2026-08-12 · на 2026 · 30 логических кубитов, не верифицировано; >50 логических в Иллинойсе в 2027). planqc (обещано 2024-11 · на ~2027 · 1,000 кубитов в LRZ; метрики устройств с тех пор не публиковались). Достоверность: Harvard/MIT обгоняют любую дорожную карту, потому что публикуют, а не обещают; QuEra и Pasqal сдвинули каждая по флагманской цифре на два года и читаются как компании 2029 года; только Infleqtion отчитывается аудированной выручкой против собственных заявлений; у planqc есть контракты, но нет опубликованных метрик.
Стратегическое прочтение. Если щелочные массивы победят, стоимость асимметрично осядет у поставщиков компонентов — TOPTICA, Hamamatsu, Meadowlark, — которым платят одинаково, кто бы из разработчиков ни выиграл и которым со стороны щелочноземельной ветви не грозит риск замещения сверх смены каталога длин волн. Реальная угроза этому узлу внутренняя: носители Sr/Yb превращают доминирующую ошибку в стирание бесплатно. Переговорная сила на стороне покупателей — у Infleqtion USD 582 M, у Pasqal ~USD 360 M против существенно меньших европейских поставщиков, — и ответом становится поглощение, а не переговоры.
Открытая ниша: незанятая территория QCVV здесь — характеризация с учётом потерь. Ни один стандартный протокол не отделяет потерю атома от деполяризующей ошибки, не сообщает когерентность по отдельным узлам вместо усреднённой по массиву и не удостоверяет бездефектность перестроенного массива до начала схемы, — при том что потеря составляет свыше 80% бюджета утечки (leakage), а весь аргумент о конверсии в стирание держится исключительно на качестве её детектирования. Открыты три результата: вариант рандомизированного бенчмаркинга с флагом потери и опубликованной оценочной функцией, протокол поузлового картирования T₂ и глубины ловушек для массивов выше 10³ и сертификат точности (fidelity) перестроения. Миллисекундный цикл снимает любой аргумент о задержке в пользу криогенного управления на одноквантовых импульсах (SFQ), поэтому компетенция в SFQ переносится сюда как измерительная дисциплина, а не как аппаратура.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если бездефектный массив свыше 2,000 атомов будет выполнять гейты к концу 2027 года; если Infleqtion продемонстрирует 30 логических кубитов к 2026-12-31; если пинцетный массив с доставкой света через чип превысит 100 ловушек к концу 2027 года. Понизить, если ни одна группа не покажет Λ > 2 на более чем 50 раундах при непрерывной дозагрузке к концу 2027 года — прогон тороидального кода у Atom Computing терял подавление ровно тогда, когда в него включали дозагрузку D[20], и именно это, а не точность гейтов, является несущим вопросом.
Лучший случай к 2029 году: системы класса Libra свыше 256 логических кубитов в облаке, чиповая или метаповерхностная оптика, схлопывающая габариты, потеря обрабатывается как стирание сквозным образом. Худший случай: аналоговые симуляторы на 10³ кубитов с несколькими десятками логических кубитов, миллисекундный цикл фатален вне задач моделирования, щелочные проигрывают отказоустойчивость Sr/Yb.
Открытые вопросы. (1) Переживёт ли непрерывная дозагрузка контакт с коррекцией ошибок, или паразитная засветка налагает налог на когерентность, растущий со скважностью? (2) Может ли перестроение >10⁴ узлов уложиться в цикл коррекции, или сортировка сама станет тактом? (3) Совместимы ли метаповерхностная и чиповая доставка ловушек с теми глубинами ловушек и качеством пучка, которых требуют гейты высокой точности?
Следить: отчёт Infleqtion за IV квартал 2026 против заявленных 30 логических; веха Libra у QuEra в 2027 году; число каналов на чипе у Pasqal; первая статья Google по нейтральным атомам; любое ограниченное вакуумом время жизни выше 300 s на масштабе массива.
Источники
[1] Wang, Zhang et al. (Tsinghua University; Qosmos, Beijing) · Metasurface-generated tweezer array: 11,022 ⁸⁷Rb atoms in 18,225 sites · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715
[2] Harvard/MIT (Lukin, Greiner, Vuletić et al.) · Continuous operation of a 3,000-qubit atom array · Nature 646 (8087) · 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6
[3] Manetsch, Nomura, Bataille, Leung, Lv, Endres (Caltech) · A tweezer array with 6,100 highly coherent atomic qubits · arXiv:2403.12021 (v4, 2025-07-29) · https://arxiv.org/abs/2403.12021
[4] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · A fault-tolerant neutral-atom architecture for universal quantum computation · Nature · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[5] Evered, Xu, Li et al. (Harvard/MIT) · High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neutral atoms · arXiv:2604.25987 · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987
[6] Infleqtion, Inc. (INFQ) · Q2 2026 results: record revenue, raised 2026 outlook · investor-relations release · 2026-08-12 · G · https://ir.infleqtion.com/news-events/press-releases/detail/201/infleqtion-reports-record-q2-revenue-raises-2026-outlook-as-quantum-commercialization-accelerates
[7] Pasqal · Pasqal brings qubit control on-chip · newsroom · 2026-08-10 · C · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/
[8] Pasqal · Newsroom index (SPAC completion 2026-08-27; KACST collaboration 2026-08-31) · C · https://www.pasqal.com/newsroom/
[9] postquantum.com · The tweezer array's hidden supply chain: the neutral-atom quantum ecosystem · accessed 2026-09-03 · P · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/neutral-atom-quantum-ecosystem/
[10] QuEra Computing · Gemini product specification · accessed 2026-09-03 · C · https://www.quera.com/gemini
[11] QuEra Computing · 2028 fault-tolerant computer and expanded AWS collaboration · 2026-06-15 · C · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[12] planqc · News index (DLR EUR 29 M 2022-05-04; Series A EUR 50 M 2024-07-08; LRZ 1,000 qubits 2024-11-13; EUR 2.3 M 2026-03-19) · C · https://planqc.eu/news
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · G · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[14] NIST / US Department of Commerce · Letters of intent with nine companies, USD 2.013 B · 2026-05-21 · G · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[15] Infleqtion · First neutral-atom quantum company to go public (NYSE, INFQ) · 2026-02-17 · C · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/
[16] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with USD 360 M in cash · 2026-08-28 · P · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[17] Google · Neutral-atom quantum computers: a second hardware track · blog · 2026-03-24 · C · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
[18] QuEra Computing · USD 230 M+ financing round · 2025-09-09 · C · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[19] Wang, Wang, Li, Wang, Liang, Yan · Neutral atom quantum computing: principles, routes, progress and challenges · arXiv:2608.05010 · 2026-08-05 · P · https://arxiv.org/html/2608.05010v1
[20] Atom Computing · Toric-code demonstration with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
[21] Novo Nordisk Foundation · QuNorth orders "Magne" from Atom Computing and Microsoft, EUR 80 M · 2025-07-17 · C · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[22] NVIDIA · NVQLink architecture, 3.84 µs mean round trip · developer blog · 2025-11 · C · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
Открытые пункты верификации
- Исходные статьи 2016 года (Endres et al.; Barredo et al.) и результат по захвату одиночного атома 2001 года цитируются по стандартной литературе без нумерованного источника.
- Экспортный контроль: конкретные ECCN для перестраиваемых лазеров (6A005) и для квантового оборудования по правилу BIS 2024 года не сверялись с документом BIS или Вассенаарских договорённостей; утверждается только принадлежность к общим категориям.
- Атомный вид, используемый Infleqtion в вычислениях (цезий), не подтверждён ни одним из привлечённых здесь источников.
- Атомный вид planqc (стронций) не указан в её собственной новостной ленте; если это стронций, planqc относится к узлу щелочноземельных, а не к этому.
- Массив Caltech: в аннотации v4 сказано «более 6,100 атомов примерно в 12,000 узлах»; дрейф версий между v1 (2024-03) и v4 (2025-07), величина T₂ 12.6 s взята из v4.
- В статье Tsinghua по метаповерхности не указано ограниченное вакуумом время жизни в ловушке.
- Ни капитальная стоимость на кубит, ни стоимость на систему для какой-либо пинцетной машины не найдены — ни у одного поставщика, ни в отчётности.
- В arXiv:2608.05010 в таблице приведён CZ USTC 2025 года с 99.84% без подтверждающего первичного источника; не использован.
- https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws вернул HTTP 404 2026-09-03; корпоративные события QuEra после 2026-06-15 не верифицированы.
- Конфликт трактовок доли заполнения: «11,022 атома» у Tsinghua — это цифра загрузки до перестроения при 60.5%, а не число пригодных бездефектных кубитов; во вторичных публикациях эти две величины регулярно смешивают.
Alkaline-earth atom (Yb/Sr) — erasure-native
Ytterbium/strontium tweezer qubits whose metastable clock manifold makes decay and loss optically detectable, converting physical errors into heralded erasures rather than silent Pauli errors.
Verdict. Erasure conversion is real and internally consistent (1.9(4)× unconditional decay suppression), but the metastable encoding costs ~6× in CZ error and is unreplicated outside Princeton and Caltech.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
¹⁷¹Yb and ⁸⁷Sr have two valence electrons: a seconds-scale ³P₀/³P₂ metastable triplet above the ¹S₀ ground singlet, on a narrow clock line (578 nm Yb, 698 nm Sr). A ground-manifold imaging beam is dark to a metastable-manifold qubit, so decay and loss scatter photons while the code space stays quiet — the "omg" (optical–metastable–ground) scheme, from a 2021 ion-trap blueprint D[20]. Errors then arrive located, as erasures, not silent Pauli flips. Demonstrated in Yb (Princeton) and Sr (Caltech), May 2023 D[1][2].
Coordinates: natural carrier; deterministic Rydberg-blockade entanglement ~250 ns; fluorescence readout ~0.5 ms, non-destructive, mid-circuit-capable.
Optical control from room temperature; error structure erasure and loss, not native Pauli; manufacture by optical assembly, not lithography.
Physics & limits
Erasure conversion relabels error rather than reducing it; the payoff is in the decoder — at 1% erasure the erasure-aware surface code tolerates Pauli error to 0.51%, 5.2× the standard protocol D[16]. The gate floor sits elsewhere: Rydberg-blockade CZ runs in a few hundred nanoseconds against Rydberg spontaneous plus blackbody decay (0.05–0.1%), laser phase noise (0.1–0.2%) and thermal motion (~0.1%), which a 2026 review argues caps the standard scheme near 99.9% absent a new gate mechanism P[8]. Atom loss is over 80% of leakage events D[7] — precisely what omg sees. Moving the floor needs a cryogenic enclosure against blackbody-driven Rydberg decay, lower trap-light scattering out of the metastable manifold (it sets the check interval), and imaging that spares neighbouring sites.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag/key |
|---|---|---|---|
| 2023-05 | 56% of 1Q errors → erasures, ¹⁷¹Yb (98% ceiling) | Princeton | D[1] |
| 2024-07 | Sr CZ 99.71% | Caltech | D[6] |
| 2024-11 | Yb CZ 99.72% post-selected / 99.40% raw | Atom Computing | D[5] |
| 2026-06 | Metastable CZ error 0.016(1), 38(6)% flagged; [[4,2,2]] decay 1.9(4)× slower | Princeton | D[3]G |
| 2026-08 | 17.6 µs imaging, 99.89(5)% discrimination, 98.80(44)% survival, ¹⁷⁴Yb | Kyoto/Yaqumo | P[9]G |
The dominant term is the gate, not the erasure machinery: Princeton's metastable CZ error 0.016(1) is ~6× Atom Computing's raw ground-state Yb CZ of 0.0060 D[3][5], and only ~38% of it returns as flags. The 17.6 µs record is spinless ¹⁷⁴Yb, not ¹⁷¹Yb readout, so 0.5 ms stays the honest cycle.
Manufacturing, materials & supply chain
No lithographic chip: the fab is a UHV chamber, a high-NA objective, SLM/AOD steering and clock, Rydberg, imaging and shelving lasers; yield is per-site loading probability plus SLM-aberration trap non-uniformity. Optics is the cost driver — Fraunhofer ILT's 2026 system makes 2,000 controllable Rydberg tweezers from four beams totalling 20 W DG, about 10 mW per site, so 10⁴ sites is a 100 W-class laser problem S. The thin points are not foundries: two crossed-AOD vendors appear anywhere in the literature (AA Opto-Electronic, Gooch & Housego) DG and Hamamatsu's SLM and camera line has no identified alternative PG. Export exposure is at system level: ECCN 4A906 controls quantum computers above a qubit-count and error-rate threshold (in force 2024-09-06, Licence Exception IEC for partners); no ECCN names tweezer optics, AODs or UHV chambers G[17]G.
Control, readout & I/O burden
Addressing is AOD/SLM tweezers plus global clock and Rydberg beams; readout is imaging at 0.5–1 ms. A mid-circuit erasure check must be manifold-selective and must not heat the neighbours it illuminates — the constraint holding demonstrated conversion at 38–56% rather than the 98% ceiling D[1][3]. Global beams plus AOD addressing suffice at 10³ sites; at 10⁴ the ~10 MHz AOD/SLM refresh bottlenecks parallel local operations and trap power crosses 100 W; at 10⁶ no path exists short of metasurface or photonic delivery.
Role in the stack
This carrier defines the "Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native" path (Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech): optical assembly only, no foundry and no cryostat, hence no CHIPS-style capital wall. It feeds Rydberg-blockade CZ, the omg encoding, imaging readout, fast (≤20 µs) array readout and the atom–photon cavity interface. It replaces alkali species; a Rb incumbent's switching cost is a new laser and imaging system. Derived clock = sum of the syndrome round (gates 1 µs, transport 800 µs, 1Q 0.34 µs, readout 501 µs) = 1.3 ms, transport-limited, against the measured ~1–4 ms round. The salient empty slot is an erasure-aware real-time decoder fed by live array syndromes.
Verification (QCVV)
Fractions come from state-selective fluorescence after gates; CZ fidelity from randomized benchmarking or tomography, reported raw and post-selected on the flag. A code spends a correction cycle on every heralded erasure, so raw numbers govern cost. The 1.9(4)× vs 3.6× conflict resolves inside arXiv:2506.13724v2: both figures are in that paper and describe different quantities — decay is 3.6(1)× slower during hold for the post-selected logical qubit, 1.9(4)× slower under unconditional decoding with erasure information D[3]. Only 1.9(4)× is architecturally meaningful; the Nature Physics text is paywalled [4]. The 56% (1Q, 2023) and 38(6)% (CZ, 2026) figures are different metrics and must not be averaged. No independent replication was found.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Atom Computing | developer | US | Ships ¹⁷¹Yb arrays; 1,225-site Magne | C[10] |
| Princeton University | research | US | Originated Yb erasure conversion; [[4,2,2]] logical qubit | D[1][3] |
| Caltech | research | US | Sr erasure excision; 99.71% CZ | D[2][6] |
| Microsoft | developer | US | Co-sells Magne; QEC and decoder stack | C[12] |
| Hamamatsu Photonics | supplier | JP | SLM and camera; sole identified source | P[21] |
| US Dept of Commerce | regulator | US | CHIPS LOI; ECCN 4A906 | G[11][17] |
Money.
2025-07-17 · QuNorth · "Magne" order, 1,225 physical / 50 logical, from Atom Computing/Microsoft · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · ordered C[12]G
2025-11-06 · Atom Computing · DARPA QBI Stage B · up to $15 M · DARPA · awarded G[18]G
2026-05-21 · Atom Computing · CHIPS letter of intent · 100 M · US DoC, 2.013 B package · LOI G[11]G
2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M · Third Point · cumulative > 300 M · closed C[10]G
Market & supply chain. Specialty optics, not silicon: narrow-linewidth lasers, crossed AODs (two vendors named anywhere), SLMs and cameras (one), UHV chambers. No $/qubit is public; QuNorth's €80 M for 1,225 physical / 50 logical implies ≈ €65 k per site and ≈ €1.6 M per logical qubit C[12]. G3 pays for this node, G4 conditionally, G1 shared with Rb arrays.
IP & standards. No dated patent family specific to alkaline-earth erasure encoding was found; the nearest grant is Amazon's US 11,748,652 B1 (2023-09-05), heralding amplitude-damping decay on dual-rail superconducting embodiments, not atoms G[14]G. No standards activity identified.
Roadmaps & track record. Magne, 50 logical (promised 2025-07-17 · for turn of 2026/27 · no completion announcement as of 4 Sep 2026) R[12]; QuEra, 100 logical (2024-01 · for 2026 · became Libra, >256 logical, 2028) R[15]; Pasqal, 10,000 physical (2024-03 · for 2026 · slipped to 2028, SPAC-funded ~$360 M) R[13]. Princeton is peer-reviewed and self-consistent; Atom Computing ships hardware but saw suppression vanish once reloading was included D[23].
Strategic reading. If erasure bias holds at code distance, Yb/Sr gains a structural overhead edge toward G3/G4 over Rb incumbents, who must pivot lasers and imaging or invent native-Rb heralding; Google's undeclared species is the tell C[19]. Optics suppliers win either way, so the AOD and camera duopolies hold the durable bargaining power. The substitution threat is superconducting dual-rail erasure on a ~500 ns clock, D-Wave's $550 M purchase of Quantum Circuits being the bet CG.
Open niche: independent verification of conversion fractions under realistic gate sequences — reconciling 1Q (56%), CZ-embedded (38(6)%) and post-selected-versus-unconditional reporting into one code-agnostic erasure-bias factor, and measuring its decay under reloading — is a gap none of Atom Computing, Princeton or Caltech fills.
Outlook & open questions
Milestones (12–24 months): Magne shows 50 logical qubits under erasure-biased decoding in situ, not post-selected (confirm); an outside group replicates >50% 1Q conversion (confirm); a real-time decoder consumes array erasure flags inside the cycle budget (confirm) — or conversion vanishes under reloading as Λ did (demote). Best case 2029: erasure-native arrays underpin a >100-logical-qubit machine with validated overhead reduction; worst case, conversion stays a single-gate effect and the millisecond cycle decides the platform. Open questions: does conversion survive ms-scale reloading; can the metastable encoding recover its 6× gate deficit; does trap power or AOD bandwidth bind first above 10⁴. Watch: Magne acceptance, Google's species choice, the first non-Princeton replication.
Sources
[1] Ma, Burgers et al. (Princeton), "High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit," arXiv:2305.05493, 2023-05-09 — https://arxiv.org/abs/2305.05493
[2] Scholl, Shaw, Finkelstein et al. (Caltech), "Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator," arXiv:2305.03406, 2023-05-05 — https://arxiv.org/abs/2305.03406
[3] Princeton, "[[4,2,2]] logical qubit with metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion," arXiv:2506.13724v2, 2026-06-23 — https://arxiv.org/html/2506.13724v2
[4] Same work, Nature Physics 22, 910, 2026-06-12 (main text paywalled) — https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[5] Atom Computing, high-fidelity universal gates in ¹⁷¹Yb nuclear-spin qubits, arXiv:2411.11708, 2024-11-18 — https://arxiv.org/abs/2411.11708
[6] Caltech, high-fidelity Rydberg entangling gates in Sr, arXiv:2407.20184, 2024-07-29 — https://arxiv.org/abs/2407.20184
[7] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), fault-tolerant 448-atom architecture, Nature 649, 39, 2025-11-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[8] Wang, Wang, Li et al., "Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges," arXiv:2608.05010, 2026-08-05 P — https://arxiv.org/html/2608.05010v1
[9] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University / Yaqumo Inc.), fast ¹⁷⁴Yb fluorescence imaging, arXiv:2605.24175v2, 2026-08-24 P — https://arxiv.org/html/2605.24175
[10] Atom Computing, "Atom Computing Raises More Than $300 Million," PR Newswire, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[11] US Dept of Commerce / NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[12] Novo Nordisk Foundation / EIFO, new quantum computer for Nordic research ("Magne"), 2025-07-17 C — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[13] The Quantum Insider, "Pasqal Completes SPAC Merger with $360 Million in Cash," 2026-08-28 P — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[14] Amazon Technologies, US Patent 11,748,652 B1, granted 2023-09-05 G — https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[15] QuEra, "QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer," 2026-06-15 C — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[16] Kubica et al., erasure qubits and surface-code thresholds, PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461), 2022-08-10 — https://arxiv.org/abs/2208.05461
[17] US BIS, "Implementation of Additional Export Controls: ... Quantum Computing Items," Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[18] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection," 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[19] Google, "Google Quantum AI expands to neutral atoms," blog.google, 2026-03-24 C — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
[20] Allcock, Campbell, Chiaverini et al., "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states," Applied Physics Letters, 2021 — https://arxiv.org/abs/2109.01272
[21] Quantum Computing Report, "Hamamatsu Photonics, NKT Photonics and Yaqumo Form Alliance," 2026-06-04 P — https://quantumcomputingreport.com/hamamatsu-photonics-nkt-photonics-and-yaqumo-form-alliance-to-industrialize-cold-atom-quantum-core-components/
[22] The Quantum Insider, "Atom Computing and Nu Quantum Partner to Scale Neutral-Atom Quantum Computers," 2026-06-17 P — https://thequantuminsider.com/2026/06/17/atom-computing-and-nu-quantum-partner-to-scale-neutral-atom-quantum-computers/
[23] Atom Computing / Microsoft, toric-code experiment with continuous reloading, arXiv:2606.04079, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2606.04079
Open verification items
The published Nature Physics version of the Princeton [[4,2,2]] result could not be read (paywalled); the 1.9(4)× / 3.6(1)× reconciliation rests on arXiv v2 [3], where both numbers appear with distinct definitions. No independent replication of either the 56% or the 38(6)% conversion fraction was found. Magne's installation status beyond the 2025-07-17 order announcement is unconfirmed. The ≈10 mW/site trap-power extrapolation to 10⁴ sites is derived from the Fraunhofer figures, not measured S. No ECCN names tweezer optics, AODs or UHV chambers; only the finished system is controlled.
Щёлочноземельный атом (Yb/Sr) — с нативным стиранием (erasure)
Кубиты в оптических пинцетах на иттербии/стронции, у которых метастабильный часовой мультиплет делает распад и потерю атома оптически детектируемыми, превращая физические ошибки в геральдированные (heralded) стирания (erasure), а не в «немые» ошибки Паули.
Вердикт. Конверсия в стирание реальна и внутренне непротиворечива (безусловное подавление распада в 1.9(4)×), но метастабильное кодирование обходится в ~6× по ошибке CZ и не воспроизведено за пределами Princeton и Caltech.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
У ¹⁷¹Yb и ⁸⁷Sr два валентных электрона: метастабильный триплет ³P₀/³P₂ с временем жизни секундного масштаба над основным синглетом ¹S₀, связанный узкой часовой линией (578 nm у Yb, 698 nm у Sr). Луч визуализации, работающий по основному мультиплету, «тёмен» для кубита, живущего в метастабильном мультиплете: распад и потеря атома дают рассеянные фотоны, тогда как кодовое пространство остаётся молчащим — схема «omg» (optical–metastable–ground), выросшая из проекта архитектуры ионной ловушки 2021 г. D[20]. Ошибки тогда приходят локализованными, в виде стираний (erasure), а не «немых» переворотов Паули. Продемонстрировано на Yb (Princeton) и на Sr (Caltech), май 2023 г. D[1][2].
Координаты: природный носитель; детерминированное запутывание на ридберговской блокаде ~250 ns; флуоресцентное считывание ~0.5 ms, неразрушающее, пригодное для внутрисхемных (mid-circuit) проверок.
Оптическое управление при комнатной температуре; структура ошибок — стирание (erasure) и потеря атома, а не нативные ошибки Паули; изготовление — оптическая сборка, а не литография.
Физика и пределы
Конверсия в стирание переобозначает ошибку, а не уменьшает её; выигрыш реализуется в декодере — при 1% стираний поверхностный код, учитывающий стирания, терпит ошибку Паули до 0.51%, что в 5.2× больше стандартного протокола D[16]. Предел по гейту лежит в другом месте: CZ на ридберговской блокаде выполняется за несколько сотен наносекунд и упирается в спонтанный и чернотельно-индуцированный распад ридберговского состояния (0.05–0.1%), фазовый шум лазера (0.1–0.2%) и тепловое движение (~0.1%); обзор 2026 г. утверждает, что это ограничивает стандартную схему уровнем около 99.9% в отсутствие нового механизма гейта P[8]. На потерю атома приходится более 80% событий утечки (leakage) D[7] — ровно то, что видит omg. Чтобы сдвинуть этот предел, нужны криогенное окружение против чернотельно-индуцированного распада ридберговских состояний, меньшее рассеяние света ловушки, выбивающее атом из метастабильного мультиплета (именно оно задаёт интервал между проверками), и визуализация, щадящая соседние узлы.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег/ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-05 | 56% однокубитных (1Q) ошибок → стирания, ¹⁷¹Yb (потолок 98%) | Princeton | D[1] |
| 2024-07 | CZ на Sr 99.71% | Caltech | D[6] |
| 2024-11 | CZ на Yb 99.72% с постселекцией / 99.40% без отбора | Atom Computing | D[5] |
| 2026-06 | Ошибка метастабильного CZ 0.016(1), 38(6)% помечено флагом; распад [[4,2,2]] в 1.9(4)× медленнее | Princeton | D[3]G |
| 2026-08 | Визуализация за 17.6 µs, различение 99.89(5)%, выживание 98.80(44)%, ¹⁷⁴Yb | Kyoto/Yaqumo | P[9]G |
Доминирующий вклад даёт гейт, а не машинерия стирания: ошибка метастабильного CZ у Princeton 0.016(1) примерно в 6× хуже, чем 0.0060 у Atom Computing для CZ на основном состоянии Yb без отбора D[3][5], и лишь ~38% этой ошибки возвращается в виде флагов. Рекорд 17.6 µs получен на бесспиновом ¹⁷⁴Yb, а не на считывании ¹⁷¹Yb, поэтому честным циклом остаётся 0.5 ms.
Производство, материалы и цепочка поставок
Литографического кристалла нет: «фабрика» здесь — это сверхвысоковакуумная (UHV) камера, объектив с большой числовой апертурой (NA), наведение через SLM/AOD и лазеры часового перехода, ридберговские, визуализации и «полочные» (shelving); выход годных — это вероятность загрузки узла плюс неоднородность ловушек из-за аберраций SLM. Драйвер стоимости — оптика: система Fraunhofer ILT 2026 г. формирует 2,000 управляемых ридберговских пинцетов (оптических) из четырёх пучков суммарной мощностью 20 W DG, около 10 mW на узел, так что 10⁴ узлов — это лазерная задача класса 100 W S. Тонкие места — вовсе не фабрики (foundry): во всей литературе фигурируют лишь два поставщика скрещённых AOD (AA Opto-Electronic, Gooch & Housego) DG, а для линейки SLM и камер Hamamatsu альтернатива не выявлена PG. Экспортная уязвимость возникает на уровне системы: ECCN 4A906 контролирует квантовые компьютеры выше порога по числу кубитов и уровню ошибок (в силе с 2024-09-06, лицензионное исключение IEC для партнёров); ни один ECCN не называет оптику пинцетов, AOD или UHV-камеры G[17]G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Адресация — пинцеты на AOD/SLM плюс глобальные пучки часового перехода и ридберговские; считывание — визуализация за 0.5–1 ms. Внутрисхемная (mid-circuit) проверка на стирание должна быть селективной по мультиплету и не должна нагревать соседей, которых она освещает, — именно это ограничение удерживает продемонстрированную конверсию на уровне 38–56%, а не у потолка в 98% D[1][3]. Глобальных пучков вместе с адресацией через AOD хватает на 10³ узлов; на 10⁴ частота обновления AOD/SLM ~10 MHz становится узким местом для параллельных локальных операций, а мощность ловушек переваливает за 100 W; на 10⁶ пути нет иначе как через метаповерхности или фотонную доставку излучения.
Роль в стеке
Этот носитель определяет путь платформы «Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), с нативным стиранием (erasure)» (Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech): только оптическая сборка, ни фабрики (foundry), ни криостата, а значит, и капитальной стены в стиле CHIPS. Он питает CZ на ридберговской блокаде, кодирование omg, считывание по изображению, быстрое (≤20 µs) считывание массива и атом-фотонный резонаторный интерфейс. Он замещает щелочные элементы; для действующей платформы на Rb стоимость перехода — это новая лазерная система и новая система визуализации. Производный такт = сумма раунда синдрома (гейты 1 µs, транспорт 800 µs, 1Q 0.34 µs, считывание 501 µs) = 1.3 ms, ограничен транспортом, против измеренного раунда ~1–4 ms. Заметный пустой слот — декодер реального времени, учитывающий стирания и питаемый синдромами массива в реальном времени.
Верификация (QCVV)
Доли получают из состояние-селективной флуоресценции после гейтов; точность (fidelity) CZ — из рандомизированного бенчмаркинга или томографии, приводится как без отбора, так и с постселекцией по флагу. Код тратит цикл коррекции на каждое геральдированное (heralded) стирание, поэтому стоимость определяют числа без отбора. Противоречие между 1.9(4)× и 3.6× разрешается внутри arXiv:2506.13724v2: обе величины есть в этой работе и описывают разные вещи — распад в 3.6(1)× медленнее при удержании постселектированного логического кубита и в 1.9(4)× медленнее при безусловном декодировании с использованием информации о стираниях D[3]. Архитектурно значима только величина 1.9(4)×; текст в Nature Physics закрыт платным доступом [4]. Цифры 56% (1Q, 2023) и 38(6)% (CZ, 2026) — разные метрики, усреднять их нельзя. Независимого воспроизведения не найдено.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Atom Computing | разработчик | США | Поставляет массивы ¹⁷¹Yb; Magne на 1,225 узлов | C[10] |
| Princeton University | исследования | США | Первой реализовала конверсию в стирание на Yb; логический кубит [[4,2,2]] | D[1][3] |
| Caltech | исследования | США | Исключение стираний на Sr; CZ 99.71% | D[2][6] |
| Microsoft | разработчик | США | Совместно продаёт Magne; стек QEC и декодера | C[12] |
| Hamamatsu Photonics | поставщик | Япония | SLM и камеры; единственный выявленный источник | P[21] |
| US Dept of Commerce | регулятор | США | LOI по CHIPS; ECCN 4A906 | G[11][17] |
Деньги.
2025-07-17 · QuNorth · заказ «Magne», 1,225 физических / 50 логических, у Atom Computing/Microsoft · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · заказано C[12]G
2025-11-06 · Atom Computing · DARPA QBI Stage B · до $15 M · DARPA · присуждено G[18]G
2026-05-21 · Atom Computing · письмо о намерениях по CHIPS · 100 M · US DoC, пакет на 2.013 B · LOI G[11]G
2026-06-16 · Atom Computing · раунд Series C · 100 M · Third Point · суммарно > 300 M · закрыт C[10]G
Рынок и цепочка поставок. Специальная оптика, а не кремний: лазеры с узкой шириной линии, скрещённые AOD (два поставщика, названных хоть где-то), SLM и камеры (один), UHV-камеры. Публичной цифры $/кубит нет; €80 M, уплаченные QuNorth за 1,225 физических / 50 логических, дают ≈ €65 k за узел и ≈ €1.6 M за логический кубит C[12]. За этот узел платит G3, условно — G4, G1 делится с массивами на Rb.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства именно по щёлочноземельному кодированию со стиранием не найдено; ближайший выданный патент — US 11,748,652 B1 компании Amazon (2023-09-05), где геральдируется распад с амплитудным затуханием в двухрельсовых сверхпроводниковых реализациях, а не на атомах G[14]G. Стандартизационной активности не выявлено.
Дорожные карты и послужной список. Magne, 50 логических (обещано 2025-07-17 · на рубеж 2026/27 · объявления о завершении нет по состоянию на 4 сентября 2026 г.) R[12]; QuEra, 100 логических (2024-01 · на 2026 · превратилось в Libra, >256 логических, 2028) R[15]; Pasqal, 10,000 физических (2024-03 · на 2026 · сдвинуто на 2028, финансирование через SPAC ~$360 M) R[13]. Princeton прошёл рецензирование и самосогласован; Atom Computing поставляет железо, но у них подавление исчезло, как только в эксперимент включили дозагрузку атомов D[23].
Стратегическое прочтение. Если смещение в сторону стираний сохранится при переходе к рабочим кодовым расстояниям, Yb/Sr получают структурное преимущество по накладным расходам на пути к G3/G4 перед действующими игроками на Rb, которым придётся менять лазеры и визуализацию либо изобретать нативное геральдирование в Rb; необъявленный выбор элемента у Google — характерный признак C[19]. Поставщики оптики выигрывают при любом исходе, поэтому устойчивая переговорная сила остаётся у дуополий по AOD и камерам. Угроза замещения — сверхпроводниковое двухрельсовое стирание с тактом ~500 ns; ставкой на неё стала покупка Quantum Circuits компанией D-Wave за $550 M CG.
Открытая ниша: независимая проверка долей конверсии на реалистичных последовательностях гейтов — сведение однокубитных (56%), встроенных в CZ (38(6)%) и отчётности «с постселекцией против безусловной» к единому кодонезависимому коэффициенту смещения в стирания, а также измерение его деградации при дозагрузке — это пробел, который не закрывают ни Atom Computing, ни Princeton, ни Caltech.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи (12–24 месяца): Magne показывает 50 логических кубитов при декодировании со смещением в стирания in situ, без постселекции (подтверждение); сторонняя группа воспроизводит однокубитную конверсию >50% (подтверждение); декодер реального времени успевает переваривать флаги стираний массива в пределах бюджета цикла (подтверждение) — либо конверсия исчезает при дозагрузке, как это уже произошло с Λ (понижение). Лучший случай к 2029 г.: массивы с нативным стиранием лежат в основе машины на >100 логических кубитов с подтверждённым снижением накладных расходов; худший — конверсия остаётся эффектом уровня одиночного гейта, и судьбу платформы решает миллисекундный цикл. Открытые вопросы: переживает ли конверсия дозагрузку миллисекундного масштаба; способно ли метастабильное кодирование отыграть свой 6-кратный проигрыш по гейту; что упирается первым выше 10⁴ — мощность ловушек или полоса AOD. За чем следить: приёмка Magne, выбор элемента у Google, первое воспроизведение вне Princeton.
Источники
[1] Ma, Burgers et al. (Princeton), "High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit," arXiv:2305.05493, 2023-05-09 — https://arxiv.org/abs/2305.05493
[2] Scholl, Shaw, Finkelstein et al. (Caltech), "Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator," arXiv:2305.03406, 2023-05-05 — https://arxiv.org/abs/2305.03406
[3] Princeton, "[[4,2,2]] logical qubit with metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion," arXiv:2506.13724v2, 2026-06-23 — https://arxiv.org/html/2506.13724v2
[4] Same work, Nature Physics 22, 910, 2026-06-12 (main text paywalled) — https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[5] Atom Computing, high-fidelity universal gates in ¹⁷¹Yb nuclear-spin qubits, arXiv:2411.11708, 2024-11-18 — https://arxiv.org/abs/2411.11708
[6] Caltech, high-fidelity Rydberg entangling gates in Sr, arXiv:2407.20184, 2024-07-29 — https://arxiv.org/abs/2407.20184
[7] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), fault-tolerant 448-atom architecture, Nature 649, 39, 2025-11-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[8] Wang, Wang, Li et al., "Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges," arXiv:2608.05010, 2026-08-05 P — https://arxiv.org/html/2608.05010v1
[9] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University / Yaqumo Inc.), fast ¹⁷⁴Yb fluorescence imaging, arXiv:2605.24175v2, 2026-08-24 P — https://arxiv.org/html/2605.24175
[10] Atom Computing, "Atom Computing Raises More Than $300 Million," PR Newswire, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[11] US Dept of Commerce / NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[12] Novo Nordisk Foundation / EIFO, new quantum computer for Nordic research ("Magne"), 2025-07-17 C — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[13] The Quantum Insider, "Pasqal Completes SPAC Merger with $360 Million in Cash," 2026-08-28 P — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[14] Amazon Technologies, US Patent 11,748,652 B1, granted 2023-09-05 G — https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[15] QuEra, "QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer," 2026-06-15 C — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[16] Kubica et al., erasure qubits and surface-code thresholds, PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461), 2022-08-10 — https://arxiv.org/abs/2208.05461
[17] US BIS, "Implementation of Additional Export Controls: ... Quantum Computing Items," Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[18] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection," 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[19] Google, "Google Quantum AI expands to neutral atoms," blog.google, 2026-03-24 C — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
[20] Allcock, Campbell, Chiaverini et al., "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states," Applied Physics Letters, 2021 — https://arxiv.org/abs/2109.01272
[21] Quantum Computing Report, "Hamamatsu Photonics, NKT Photonics and Yaqumo Form Alliance," 2026-06-04 P — https://quantumcomputingreport.com/hamamatsu-photonics-nkt-photonics-and-yaqumo-form-alliance-to-industrialize-cold-atom-quantum-core-components/
[22] The Quantum Insider, "Atom Computing and Nu Quantum Partner to Scale Neutral-Atom Quantum Computers," 2026-06-17 P — https://thequantuminsider.com/2026/06/17/atom-computing-and-nu-quantum-partner-to-scale-neutral-atom-quantum-computers/
[23] Atom Computing / Microsoft, toric-code experiment with continuous reloading, arXiv:2606.04079, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2606.04079
Открытые пункты верификации
Опубликованную в Nature Physics версию результата Princeton по [[4,2,2]] прочитать не удалось (платный доступ); сведение 1.9(4)× / 3.6(1)× опирается на arXiv v2 [3], где обе величины приведены с различающимися определениями. Независимого воспроизведения ни доли конверсии 56%, ни 38(6)% не найдено. Статус установки Magne за пределами объявления о заказе от 2025-07-17 не подтверждён. Экстраполяция мощности ловушек ≈10 mW/узел на 10⁴ узлов выведена из цифр Fraunhofer, а не измерена S. Ни один ECCN не называет оптику пинцетов, AOD или UHV-камеры; контролируется только готовая система.
Single photon (discrete variable)
A qubit carried by one optical quantum in path, time-bin or polarisation modes; entangling is probabilistic and the only error is loss.
Verdict. Best component metrics of any platform, worst system result: no photonic logical qubit exists as of 2026-09-03 and loss sits 20–24× above threshold.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A discrete-variable photonic qubit encodes one bit in which of two optical modes a single quantum occupies — two waveguides (path/dual-rail), two time slots, or two polarisations. Nothing in it decoheres: at 1550 nm the quantum carries 0.8 eV, four orders above room-temperature thermal energy, so there is no T1 and no T2. The photon either arrives intact or does not, so the error model is erasure with known location and the problem is transport, not isolation. Dual-rail as an error-suppressing encoding dates to Chuang and Yamamoto (1995); the platform starts with Knill, Laflamme and Milburn (2001), who proved linear optics, single-photon detection and feed-forward universal — at the price of making every two-qubit interaction probabilistic D[1]G.
Coordinates, from the graph record:
- a — affinity: 0.25, near the fabricated end; the photon is natural, the mode defining the qubit is lithography.
- b — time, entangling: 10⁻⁷ s per layer, heralded — fusion succeeds with probability ≤ 1/2 unless boosted.
- c — readout: single-photon detection, ~10⁻⁸ s, destructive, no mid-circuit measurement.
- d — mobility: flying; transport is free, standing still is what costs.
- e — control: electro-optic, driven from room temperature though the chip sits near 2 K.
- f — error structure: loss, seen by the code as erasure.
- g — manufacturing: photonic integrated circuit.
Physics & limits
Two indistinguishable photons meeting on a beamsplitter bunch, and detecting the right output pattern projects the remaining modes into an entangled state. Because the projection succeeds only sometimes, a fusion network must over-attempt and repair failures with redundancy in the resource state.
The floor is a loss budget and every element spends against it. In Omega: fibre-to-chip 52 ± 12 mdB, splitter 0.5 ± 0.2 mdB, barium-titanate switch 100 mdB insertion, single-mode SiN 1.8 ± 0.2 dB/m (0.5 dB/m multimode) D[3]G. Theory tolerates 2.7% per-photon loss with 6-ring resource states, up to 17% with 168-qubit states nobody can build S[15]. A photon crossing thirty switches has spent 3 dB — half of itself. Xanadu, on the continuous-variable side but with the same optics, quantifies the gap: 24.1× above threshold in 2026, targeting 1.0× in 2030 C[16]G.
The standard fix for probabilistic sources costs the budget it protects: four-wave mixing must run at ~1% heralding probability to suppress multi-photon events, so near-determinism needs multiplexing depth around ten — ten times the switches at 100 mdB each. Deterministic quantum-dot sources break that circle, which is why 71.2% system efficiency, first above the 2/3 loss-tolerance threshold, is the most consequential source number on record D[2]. Secondary failure modes: distinguishability (mismatch degrades HOM visibility and appears as Pauli rather than erasure error), multi-photon contamination, dark counts, and feed-forward latency — the photon waits in delay while a classical decision is made, and delay is loss.
Engineering state of the art
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-11 | QD source system efficiency 71.2% — first above the 2/3 threshold | USTC (Ding et al.) | D[2] |
| 2025-02 | Omega: purity 99.5%, HOM 99.5%, fusion Bell 99.22 ± 0.12%, chip-to-chip Bell 99.72 ± 0.04% over 42 m, on-chip SNSPD median efficiency 93.4%, ~2 K, 300 mm | PsiQuantum / GlobalFoundries | D[3] |
| 2025 | Commercial QD source S1: 55.3% system efficiency, 26.2 MHz detected rate | Sparrow Quantum | D[4] |
| 2025-10 | 12-qubit Belenos/Lucy delivered to CEA TGCC | Quandela | C[7] |
| 2026 | QD source S3: raw HOM visibility 97.1 ± 0.1%, purity 99.9 ± 0.1% | Sparrow Quantum | D[4] |
| 2026-05 | Gaussian boson sampling, 3,050 photon clicks | USTC (Jiuzhang 4.0) | D[5] |
| 2026-07 | 8-qubit universal MBQC subsystem (Carina) delivered to DLR QCI | QuiX Quantum | C[8] |
Best-demonstrated and typical-at-scale are further apart here than on any other platform: component fidelities are excellent, the largest fielded universal DV machine is twelve qubits C[7], and no photonic logical qubit exists as of 2026-09-03. The dominant error term is not a fidelity but per-photon survival through the switch network.
Manufacturing, materials & supply chain
Foundry detail belongs to the photonic-IC brief; specific to the carrier is that two incompatible source technologies compete. SFWM in SiN or Si rings is monolithic with the circuit, CMOS-compatible, III-V-free and runs at 2 K beside the detectors, but is probabilistic and buys determinism with multiplexing switches (PsiQuantum, Xanadu, QuiX). Quantum dots (InAs/GaAs in photonic-crystal waveguides) are near-deterministic — 71.2% in the lab D[2], 55.3% shipped, 20–35% typical D[4] — but need ~4 K, emit near 900–950 nm rather than telecom, grow at random positions and energies (a yield problem), and must be heterogeneously integrated (Quandela, Sparrow).
Single points of failure: one 300 mm line of record CG; one merchant deterministic-source vendor D[4]; a switch base on two small thin-film-lithium-niobate suppliers PG. No vendor publishes a per-qubit cost or system price. Export exposure runs through the September 2024 US quantum controls and the EU dual-use list; the exact classification of single-photon sources is unverified.
Control, readout & I/O burden
Drivers are room-temperature electro-optics and the chip sits at ~2 K, where a cryoplant has roughly a thousand times the cooling capacity available at 10 mK — the platform's real scaling advantage. The wall is channel count and latency, not power. Every operation ends in destructive detection, so channels scale with mode count: 10³ modes is ordinary cryogenic wiring, 10⁴ needs multiplexed readout, 10⁶ needs something like the row-column architecture behind the 400,000-pixel SNSPD camera D[18] plus decision logic inside the cryostat. At 0.5 dB/m multimode SiN, holding a photon 100 ns costs ~20 m of waveguide and 10 dB, so feed-forward must be nanosecond-class. QuiX names fast feed-forward, with sources, as the two problems its 2026 system must solve C[11].
Role in the stack
The node sits on the fusion-based photonic path (PsiQuantum, Quandela, QuiX). It requires the photonic-IC foundry for sources and waveguides, and provides photons to linear-optical fusion, the resource-state factory, time-bin and path encodings, and single-photon detection. It replaces continuous-variable squeezed light; switching costs the whole stack — different sources, homodyne rather than click detection, GKP rather than fusion codes. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: none is defined, the architecture being measurement-driven; the native 1.0×10⁻⁷ s clock stands instead, and multiplexing and fusion retries set the effective logical rate. Empty neighbouring slots are conspicuous: no deterministic photon–photon gate, no photonic memory good enough for multiplexing at scale (ORCA's rubidium hollow-core fibre is the only commercial attempt), no non-destructive mid-circuit measurement.
Verification (QCVV)
HOM visibility, g²(0) by Hanbury Brown–Twiss, and fusion Bell fidelity by tomography on coincidence-post-selected data are the standard instruments. What they do not capture is loss: nearly every photonic fidelity is conditioned on the photons having been detected, so the error that dominates the machine is divided out of the number describing it. "Fusion Bell fidelity 99.22%" and "24× above the loss threshold" describe the same optics; treating the first as the platform's error rate mis-ranks it by two orders of magnitude.
Conflicts. (i) The main report's 0.5 dB/m is the multimode figure; single-mode SiN in Omega is 1.8 ± 0.2 dB/m D[3]G — both used here, labelled. (ii) QD efficiency 71.2% (lab) vs 55.3% (shipped) vs 20–35% (typical) is a lab-to-product gap; use the product figure D[2][4]. (iii) Jiuzhang 4.0's advantage is contested by loss-exploiting classical spoofing D[5]. (iv) Sparrow's "highest HOM visibility to date" is an unreplicated vendor claim D[4]. Omega has never been independently reproduced.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US / AU | Fusion-based DV on 300 mm GlobalFoundries; Omega chipset; Brisbane, Chicago | D[3]P · 2026-07-22">G |
| Quandela | developer | FR | QD sources plus own processors; 12-qubit Lucy at CEA | C[7]G |
| QuiX Quantum | developer | NL | Universal MBQC photonic processors; Carina at DLR | C[8]C[11] |
| ORCA Computing | developer | UK | Time-bin boson sampling with Rb memory; nine PT-1 units fielded | P[9] |
| Xanadu | developer | CA | CV/squeezed route — the in-platform substitution threat | C[16]G |
| Sparrow Quantum | supplier | DK | Merchant deterministic QD single-photon source chips | D[4]P[13] |
| USTC (Pan group) | research | CN | Jiuzhang boson sampling; best QD source efficiency on record | D[2]D[5] |
| Photonic Inc. | developer (adjacent) | CA | T-centres in silicon: spin-photon interface, telecom-band links | P[19]G |
| GlobalFoundries | supplier | US | 300 mm photonic quantum manufacturing, integrated SNSPD | CG |
| DARPA | funder | US | QBI Stage A/B/C and US2QC validation money | G |
| CEA/GENCI, DLR QCI | users | FR / DE | Buy and host photonic systems for HPC centres | C[7]C[8] |
Money.
- 2023-11-07 · Quandela · round, €50 M · Serena, Crédit Mutuel Innovation, EIC Fund, Bpifrance, OMNES, Quantonation; France 2030 · closed C[10]
- 2024-04 · PsiQuantum · Australian federal + Queensland commitment, A$940 M · definitive P[14]
- 2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A, €21.5 M ($24 M) · lead undisclosed · closed P[13]
- 2025-07-10 · QuiX Quantum · Series A, €15 M · Invest-NL and EIC Fund co-lead; PhotonVentures, Oost NL, FORWARD.one · closed C[11]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E, 1 B at 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · closed G
- 2025-09 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C via US2QC, $31.8 M · announced P[12]
- 2026-05-12 · Photonic Inc. · round, 200 M at 2 B, $350 M cumulative · Microsoft among returning investors · closed P[19]
- 2026-05-21 · PsiQuantum · CHIPS letter of intent, $100 M · US Dept of Commerce · LOI, non-binding G
- 2026-06-16 · Quandela · DARPA QBI/QBIT Stage A selection · amount undisclosed · announced G
- 2026-06-19 · Sparrow Quantum · EuroHPC Grand Challenge (EU-SCALE), €300,000 · EuroHPC JU · in preparation P[13]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expanded agreement, $125 M · announced P · 2026-07-22">G
Market & supply chain. The enabling layer is thin: one merchant 300 mm quantum-photonics offering CG, one merchant deterministic-source vendor D[4], a switch base on two small TFLN suppliers PG, with open-access European capacity under PIXEurope (~EUR 400 M, 2024-11-24) G. Unit economics are unquotable: Quandela's machines for OVHcloud and CEA, QuiX's for DLR and the nine ORCA PT-1 units all sold at undisclosed value. G6 pays today, photons being the only carrier that moves; G1 and G5 pay marginally via sampling and optimisation demos; G4 is the whole PsiQuantum and Quandela thesis but is funded by governments, not customers; G3 pays photonics nothing, there being no logical qubit to sell.
IP & standards. The one dated grant surfaced is ORCA Computing US 12,437,225, "Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication", filed 2023-10-16, granted 2025-10-07 G. No dated patent count from a named database was obtained. Open-source stacks are vendor-led (Quandela's Perceval, Xanadu's PennyLane); no photonic interoperability standard exists.
Roadmaps & track record. PsiQuantum (promised 2024-04 · for end-2027 · commercially useful Brisbane machine; status: site moved to Moreton Bay Central, groundbreaking slipped to 2026-06, cryoplant 2H 2027, no 2026 hardware publication) — the money and DARPA validation are real, the date is not. Quandela (promised · for 2025 · first logical qubit; missed) and (promised · for 2028 · 50 logical qubits; pending) — ships machines on schedule, misses fault-tolerance milestones. QuiX (promised 2025-07 · for 2026 · first-generation universal computer; status: Carina delivered 2026-07, commissioning pending) — credible on delivery, unproven on universality. ORCA (promised · for 2026 · PT-3; undelivered) — ships units, but non-universal ones. Xanadu (promised 2026-08-31 · for 2028–31 · fault tolerance 2028–29, 1,000+ logical by 2031) — the only photonic roadmap publishing its distance from threshold.
Strategic reading. If DV photonics works, value migrates to the fab, the detector base and whoever owns the low-loss switch; the loser is the cryogenic-electronics complex around millikelvin qubits, because 2 K is cheap. Substitution threats sit inside photonics as much as outside: CV/GKP (Xanadu) and spin-photon hybrids (Photonic Inc.) both claim to sidestep probabilistic sources, while atoms and ions already have logical qubits — so photonics must win on manufacturing volume, not physics. Bargaining power sits with the foundry and the few firms able to make a deterministic source; no platform vendor gains leverage until one shows an encoded qubit.
Open niche: two entry points exist for a small QCVV/SFQ house. First, benchmarking: every photonic figure of merit is post-selected, and no accepted protocol reports a fusion-network fidelity together with its acceptance rate. Loss-inclusive metrics — acceptance-weighted fusion fidelity, a cross-chip multi-source indistinguishability test, resource-state certification that does not divide out loss — would be adopted quickly, because vendors currently cannot be compared. Second, single-flux-quantum logic is the natural classical partner: nanosecond feed-forward beside thousands of detector channels at 2–4 K is the acknowledged unproven system-level element, and a measured SFQ-driven feed-forward latency would be a new datum in a field that has none.
Outlook & open questions
Confirm if PsiQuantum publishes a fusion-network result with measured end-to-end loss, or DARPA advances it past Stage C; if QuiX commissions Carina and runs a universal feed-forward MBQC circuit by mid-2027; if any group demonstrates an encoded photonic qubit with measured error suppression. Demote if there is no PsiQuantum hardware publication by end-2027 while Brisbane slips again; if Quandela reaches end-2027 without one logical qubit while holding a 50-logical-by-2028 target; if PT-3 stays undelivered through 2027.
Best case 2029: deterministic sources above 70% system efficiency on a foundry PIC, switch loss below 50 mdB, a first photonic logical qubit, a utility-scale machine in commissioning. Worst case 2029: loss within 3× of today, no logical qubit, the computing claim migrating to spin-photon hybrids while photonics consolidates into networking.
Open questions. (1) Can QD sources be integrated at foundry scale without breaking the 2 K budget or abandoning telecom wavelengths? (2) Is there a feed-forward technology whose optical delay costs less loss than the multiplexing it enables? (3) How much loss is heralded rather than silent? (4) Why has PsiQuantum published nothing since Omega? (5) Do resource-state factories scale sub-linearly in switch count?
Sources
[1] Knill, Laflamme, Milburn — linear-optics universality, Nature 409, 46 (2001-01-04) — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0006088
[2] Ding et al. (USTC) — QD source, 71.2% system efficiency, arXiv:2311.08347 (2023-11) — https://arxiv.org/abs/2311.08347
[3] PsiQuantum — Omega manufacturable photonic platform, Nature (2025-02) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Sparrow Quantum et al. — deterministic QD sources, specifications, arXiv:2511.23232 (device rows vendor data C) — https://arxiv.org/html/2511.23232v1
[5] USTC — Jiuzhang 4.0, Nature (2026-05); arXiv:2508.09092 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6
[6] Xanadu — chip packaging, PRNewswire (2026-06) C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
[7] Quandela — Lucy delivered to EuroHPC/GENCI at CEA TGCC (2025-10) C — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/
[8] QuiX Quantum — Carina delivered to DLR QCI (2026-07) C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci
[9] postquantum.com — ORCA Computing profile, PT-1/PT-2, GXC acquisition (2026-09-03) P — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/orca-computing/
[10] Quandela newsroom — €50 M round (2023-11-07) C — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-secures-e50-million-to-support-international-expansion/
[11] QuiX Quantum newsroom — €15 M Series A (2025-07-10) C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[12] Quantum Computing Report — PsiQuantum $125 M DARPA QBI expansion (2026-07-22) P — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[13] The Quantum Insider — Sparrow EuroHPC EU-SCALE (2026-08-26) P; Quantum Computing Report — Sparrow Series A (2025-04-10) P — https://thequantuminsider.com/2026/08/26/sparrow-quantum-eurohpc-quantum-grand-challenge-funding/ ; https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
[14] Forbes Australia — PsiQuantum Brisbane site change, A$940 M (2026) P — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/
[15] Bartolucci et al. — fusion-based quantum computation, Nature Communications 14, 912 (2023); arXiv:2506.11975 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[16] Xanadu — roadmap to 1,000+ logical qubits (2026-08-31) C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[17] PsiQuantum newsroom — Series E, CEO change C — https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise
[18] Oripov et al. (NIST/JPL) — 400,000-pixel SNSPD camera, Nature 622, 730 (2023-10-25) — https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2
[19] Quantum Computing Report — Photonic Inc. 200 M at 2 B (2026-05-12) P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
[20] DARPA — QBI Stage B selection (2025-11-06) G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[21] NIST — CHIPS letters of intent (2026-05-21) G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[22] imec — PIXEurope pilot line selected (2024-11-24) G — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[23] Xanadu — on-chip GKP states, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[24] Xanadu — Aurora, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
Open verification items
- Exact date and instrument mix (equity vs loan vs grant) of the A$940 M Australian commitment to PsiQuantum; source [14] gives only the total and the two governments.
- Sparrow Quantum Series A lead investor and cumulative funding — primary report paywalled; only date and amount confirmed.
- ORCA Computing funding history: only a secondary range (~£8–15 M Series A plus 2023–24 capital); no primary release, no cumulative total, no valuation.
- Export-control classification of single-photon sources and detectors under the September 2024 US quantum rule — ECCN not confirmed, deliberately not stated in the text.
- Quandela cumulative funding and any 2025–26 round; €50 M (2023-11-07) is the most recent primary release located.
- PsiQuantum's 31.8 M Stage C award is dated 2025-09 in some sources but framed inside a July 2026 package in others; the 125 M expansion date (2026-07-22) is firm.
- Xanadu's 2026 SPAC close (~$302 M) and CAD 195 M Toronto funding are omitted from the Money ledger here as continuous-variable events.
- Source conflicts carried forward: SiN loss 0.5 dB/m (multimode) vs 1.8 ± 0.2 dB/m (single-mode); QD efficiency 71.2% (lab) vs 55.3% (product) vs 20–35% (production); Jiuzhang 4.0 advantage contested by classical spoofing.
Одиночный фотон (дискретные переменные)
Кубит, переносимый одним оптическим квантом в путевых, временны́х (time-bin) или поляризационных модах; запутывание вероятностно, а единственная ошибка — потеря.
Вердикт. Лучшие покомпонентные метрики среди всех платформ при худшем системном результате: по состоянию на 2026-09-03 фотонного логического кубита не существует, а потери лежат на 20–24× выше порога.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Фотонный кубит в дискретных переменных кодирует один бит тем, какую из двух оптических мод занимает единственный квант, — два волновода (путевое кодирование, dual-rail), два временны́х слота или две поляризации. Декогерировать в нём нечему: на 1550 nm квант несёт 0.8 eV, на четыре порядка выше тепловой энергии при комнатной температуре, поэтому нет ни T1, ни T2. Фотон либо доходит целым, либо не доходит вовсе, так что модель ошибок — стирание (erasure) с известным местом, а задача состоит в транспорте, а не в изоляции. Dual-rail как подавляющее ошибки кодирование восходит к Chuang и Yamamoto (1995); сама платформа начинается с Knill, Laflamme и Milburn (2001), доказавших универсальность линейной оптики, однофотонного детектирования и упреждающего управления (feed-forward), — ценой того, что каждое двухкубитное взаимодействие становится вероятностным D[1]G.
Координаты, из графа технологий:
- a — родство: 0.25, ближе к изготавливаемому краю; фотон естественен, но мода, задающая кубит, — это литография.
- b — время, запутывание: 10⁻⁷ s на слой, геральдированное (heralded) — слияние (fusion) удаётся с вероятностью ≤ 1/2, если его не усиливать.
- c — считывание: однофотонное детектирование, ~10⁻⁸ s, разрушающее, внутрисхемного (mid-circuit) измерения нет.
- d — подвижность: летающий кубит; транспорт бесплатен, дорого обходится стояние на месте.
- e — управление: электрооптическое, с приводом из комнатной температуры, хотя сам чип находится вблизи 2 K.
- f — структура ошибок: потеря, которую код видит как стирание.
- g — производство: фотонная интегральная схема.
Физика и пределы
Два неразличимых фотона, встречаясь на светоделителе, группируются, и регистрация нужной картины на выходе проецирует оставшиеся моды в запутанное состояние. Поскольку проекция удаётся лишь иногда, сеть слияний вынуждена делать попытки с запасом и залечивать отказы избыточностью ресурсного состояния.
Полом служит бюджет потерь, и каждый элемент его расходует. В Omega: ввод из волокна в чип 52 ± 12 mdB, разветвитель 0.5 ± 0.2 mdB, вносимые потери ключа на титанате бария 100 mdB, одномодовый SiN 1.8 ± 0.2 dB/m (0.5 dB/m в многомодовом варианте) D[3]G. Теория терпит 2.7% потерь на фотон при ресурсных состояниях из 6-кольца и до 17% при 168-кубитных состояниях, которые никто не умеет построить S[15]. Фотон, прошедший тридцать ключей, израсходовал 3 dB — половину самого себя. Xanadu, находясь на стороне непрерывных переменных, но с той же оптикой, оцифровывает разрыв: 24.1× выше порога в 2026 году при цели 1.0× в 2030-м C[16]G.
Стандартное лекарство от вероятностных источников тратит тот самый бюджет, который защищает: четырёхволновое смешение приходится вести при вероятности геральдирования ~1%, чтобы подавить многофотонные события, поэтому близость к детерминизму требует глубины мультиплексирования порядка десяти — вдесятеро больше ключей по 100 mdB каждый. Детерминированные источники на квантовых точках разрывают этот круг, и именно поэтому системная эффективность 71.2%, впервые превысившая порог устойчивости к потерям 2/3, — самая значимая зафиксированная цифра по источникам D[2]. Вторичные механизмы отказа: различимость (рассогласование ухудшает видность HOM и проявляется как ошибка Паули, а не как стирание), многофотонное загрязнение, тёмные отсчёты и задержка feed-forward — фотон ждёт в линии задержки, пока принимается классическое решение, а задержка есть потеря.
Инженерное состояние (state of the art)
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-11 | системная эффективность источника на квантовой точке 71.2% — впервые выше порога 2/3 | USTC (Ding et al.) | D[2] |
| 2025-02 | Omega: чистота 99.5%, HOM 99.5%, белловское состояние слияния 99.22 ± 0.12%, межчиповое белловское 99.72 ± 0.04% на 42 m, медианная эффективность SNSPD на чипе 93.4%, ~2 K, 300 mm | PsiQuantum / GlobalFoundries | D[3] |
| 2025 | коммерческий источник на квантовой точке S1: системная эффективность 55.3%, регистрируемый темп 26.2 MHz | Sparrow Quantum | D[4] |
| 2025-10 | 12-кубитная Belenos/Lucy поставлена в CEA TGCC | Quandela | C[7] |
| 2026 | источник на квантовой точке S3: сырая видность HOM 97.1 ± 0.1%, чистота 99.9 ± 0.1% | Sparrow Quantum | D[4] |
| 2026-05 | гауссов бозонный сэмплинг, 3,050 фотонных отсчётов | USTC (Jiuzhang 4.0) | D[5] |
| 2026-07 | 8-кубитная универсальная подсистема MBQC (Carina) поставлена в DLR QCI | QuiX Quantum | C[8] |
Лучший продемонстрированный результат и типичный при масштабировании разведены здесь дальше, чем на любой другой платформе: покомпонентные точности (fidelity) превосходны, крупнейшая эксплуатируемая универсальная DV-машина насчитывает двенадцать кубитов C[7], а фотонного логического кубита по состоянию на 2026-09-03 не существует. Доминирующий член ошибки — не точность, а выживаемость фотона при прохождении коммутационной сети.
Производство, материалы и цепочка поставок
Детали фабрики (foundry) относятся к брифу по фотонным ИС; специфично для носителя то, что здесь конкурируют две несовместимые технологии источников. SFWM в кольцах из SiN или Si монолитно со схемой, совместимо с CMOS, свободно от III-V и работает при 2 K рядом с детекторами, но вероятностно и покупает детерминизм ключами мультиплексирования (PsiQuantum, Xanadu, QuiX). Квантовые точки (InAs/GaAs в волноводах на фотонных кристаллах) почти детерминированы — 71.2% в лаборатории D[2], 55.3% в поставке, 20–35% типично D[4], — но требуют ~4 K, излучают вблизи 900–950 nm, а не в телеком-диапазоне, растут в случайных позициях и со случайными энергиями (проблема выхода годных) и требуют гетерогенной интеграции (Quandela, Sparrow).
Единые точки отказа: одна известная 300 mm линия CG; один рыночный поставщик детерминированных источников D[4]; коммутационная база на двух небольших поставщиках тонкоплёночного ниобата лития PG. Ни один поставщик не публикует стоимость на кубит или цену системы. Экспортная уязвимость проходит через квантовые ограничения США от сентября 2024 года и список товаров двойного назначения ЕС; точная классификация однофотонных источников не верифицирована.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Драйверы — электрооптика при комнатной температуре, а чип находится при ~2 K, где холодильная установка располагает примерно в тысячу раз большей хладопроизводительностью, чем доступна на 10 mK; это и есть реальное преимущество платформы при масштабировании. Стена здесь — число каналов и задержка, а не мощность. Каждая операция заканчивается разрушающим детектированием, поэтому каналы масштабируются вместе с числом мод: 10³ мод — обычная криогенная разводка, 10⁴ требует мультиплексированного считывания, 10⁶ — чего-то вроде строчно-столбцовой архитектуры, стоящей за SNSPD-камерой на 400,000 пикселей D[18], плюс логики принятия решений внутри криостата. При 0.5 dB/m в многомодовом SiN удержание фотона на 100 ns стоит ~20 m волновода и 10 dB, поэтому feed-forward обязан быть наносекундного класса. QuiX называет быстрый feed-forward — вместе с источниками — двумя задачами, которые должна решить её система 2026 года C[11].
Роль в стеке
Узел лежит на фотонном пути платформы, построенном на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX). Он требует фабрики (foundry) фотонных ИС для источников и волноводов и поставляет фотоны линейно-оптическому слиянию, фабрике ресурсных состояний, временно́му (time-bin) и путевому кодированиям и однофотонному детектированию. Он замещает сжатый свет в непрерывных переменных; переход стоит всего стека — другие источники, гомодинное детектирование вместо счёта отсчётов, GKP вместо кодов слияния. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс не определён, поскольку архитектура управляется измерением; вместо него стоит собственный такт 1.0×10⁻⁷ s, а эффективный логический темп задают мультиплексирование и повторы слияний. Соседние пустые слоты бросаются в глаза: нет детерминированного фотон-фотонного гейта, нет фотонной памяти, достаточно хорошей для мультиплексирования в масштабе (рубидиевое полое волокно ORCA — единственная коммерческая попытка), нет неразрушающего внутрисхемного (mid-circuit) измерения.
Верификация (QCVV)
Стандартный инструментарий — видность HOM, g²(0) по схеме Hanbury Brown–Twiss и точность белловского состояния слияния из томографии по данным, постселектированным по совпадениям. Чего они не схватывают, так это потерь: почти любая фотонная точность обусловлена тем, что фотоны были зарегистрированы, поэтому ошибка, доминирующая в машине, вынесена за скобки того числа, которое её описывает. «Точность белловского состояния слияния 99.22%» и «24× выше порога по потерям» описывают одну и ту же оптику; принять первое за уровень ошибок платформы — значит ошибиться в её ранжировании на два порядка.
Расхождения. (i) Фигурирующие в основном отчёте 0.5 dB/m — многомодовая величина; одномодовый SiN в Omega даёт 1.8 ± 0.2 dB/m D[3]G — здесь используются обе, с указанием какая. (ii) Эффективность квантовых точек 71.2% (лаборатория) против 55.3% (поставка) против 20–35% (типично) — это разрыв между лабораторией и продуктом; используется продуктовая цифра D[2][4]. (iii) Преимущество Jiuzhang 4.0 оспаривается классическим спуфингом, эксплуатирующим потери D[5]. (iv) «Наивысшая видность HOM на сегодня» у Sparrow — невоспроизведённое заявление поставщика D[4]. Omega ни разу не воспроизводилась независимо.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США / Австралия | DV на слияниях на 300 mm GlobalFoundries; чипсет Omega; Brisbane, Chicago | D[3]P · 2026-07-22">G |
| Quandela | разработчик | Франция | источники на квантовых точках плюс собственные процессоры; 12-кубитная Lucy в CEA | C[7]G |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | универсальные фотонные MBQC-процессоры; Carina в DLR | C[8]C[11] |
| ORCA Computing | разработчик | Великобритания | бозонный сэмплинг во временных модах с памятью на Rb; девять поставленных установок PT-1 | P[9] |
| Xanadu | разработчик | Канада | маршрут непрерывных переменных/сжатого света — угроза замещения внутри платформы | C[16]G |
| Sparrow Quantum | поставщик | Дания | рыночные чипы детерминированных однофотонных источников на квантовых точках | D[4]P[13] |
| USTC (группа Pan) | исследования | Китай | бозонный сэмплинг Jiuzhang; лучшая зафиксированная эффективность источника на квантовой точке | D[2]D[5] |
| Photonic Inc. | разработчик (смежный) | Канада | T-центры в кремнии: спин-фотонный интерфейс, каналы в телеком-диапазоне | P[19]G |
| GlobalFoundries | поставщик | США | производство квантовой фотоники на 300 mm, встроенные SNSPD | CG |
| DARPA | финансирующая сторона | США | деньги QBI Stage A/B/C и валидация US2QC | G |
| CEA/GENCI, DLR QCI | пользователи | Франция / Германия | покупают и размещают фотонные системы для центров HPC | C[7]C[8] |
Деньги.
- 2023-11-07 · Quandela · раунд, €50 M · Serena, Crédit Mutuel Innovation, EIC Fund, Bpifrance, OMNES, Quantonation; France 2030 · закрыт C[10]
- 2024-04 · PsiQuantum · обязательства федерального правительства Австралии и штата Queensland, A$940 M · окончательные P[14]
- 2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A, €21.5 M ($24 M) · ведущий инвестор не раскрыт · закрыт P[13]
- 2025-07-10 · QuiX Quantum · Series A, €15 M · соведущие Invest-NL и EIC Fund; PhotonVentures, Oost NL, FORWARD.one · закрыт C[11]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E, 1 B при оценке 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · закрыт G
- 2025-09 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C через US2QC, $31.8 M · объявлено P[12]
- 2026-05-12 · Photonic Inc. · раунд, 200 M при оценке 2 B, $350 M накопленным итогом · среди вернувшихся инвесторов Microsoft · закрыт P[19]
- 2026-05-21 · PsiQuantum · письмо о намерениях по программе CHIPS, $100 M · Министерство торговли США · LOI, необязывающее G
- 2026-06-16 · Quandela · отбор в DARPA QBI/QBIT Stage A · сумма не раскрыта · объявлено G
- 2026-06-19 · Sparrow Quantum · EuroHPC Grand Challenge (EU-SCALE), €300,000 · EuroHPC JU · в подготовке P[13]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · расширенное соглашение DARPA QBI Stage C, $125 M · объявлено P · 2026-07-22">G
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающий слой тонок: одно рыночное предложение квантовой фотоники на 300 mm CG, один рыночный поставщик детерминированных источников D[4], коммутационная база на двух небольших поставщиках TFLN PG при европейских мощностях открытого доступа в рамках PIXEurope (~EUR 400 M, 2024-11-24) G. Юнит-экономику процитировать нечем: машины Quandela для OVHcloud и CEA, машины QuiX для DLR и все девять установок ORCA PT-1 проданы по нераскрытой стоимости. Сегодня платит G6 — фотон единственный носитель, который движется; G1 и G5 платят маргинально, через демонстрации сэмплинга и оптимизации; G4 — это весь тезис PsiQuantum и Quandela, но финансируется он государствами, а не заказчиками; G3 не платит фотонике ничего, поскольку продавать нечего: логического кубита нет.
ИС и стандарты. Единственный всплывший датированный патент — US 12,437,225 компании ORCA Computing, «Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication», подан 2023-10-16, выдан 2025-10-07 G. Датированного числа патентов из именованной базы получить не удалось. Открытые стеки ведутся поставщиками (Perceval у Quandela, PennyLane у Xanadu); стандарта фотонной интероперабельности не существует.
Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum (обещано 2024-04 · на конец 2027 · коммерчески полезная машина в Brisbane; статус: площадка перенесена в Moreton Bay Central, начало строительства сдвинуто на 2026-06, холодильная установка во втором полугодии 2027, аппаратных публикаций за 2026 год нет) — деньги и валидация DARPA реальны, срок — нет. Quandela (обещано · на 2025 · первый логический кубит; провалено) и (обещано · на 2028 · 50 логических кубитов; в силе) — машины поставляет по графику, вехи отказоустойчивости пропускает. QuiX (обещано 2025-07 · на 2026 · универсальный компьютер первого поколения; статус: Carina поставлена 2026-07, ввод в эксплуатацию предстоит) — заслуживает доверия по поставкам, не доказана по универсальности. ORCA (обещано · на 2026 · PT-3; не поставлен) — установки отгружает, но неуниверсальные. Xanadu (обещано 2026-08-31 · на 2028–31 · отказоустойчивость в 2028–29, свыше 1,000 логических к 2031) — единственная фотонная дорожная карта, публикующая своё расстояние до порога.
Стратегическое прочтение. Если DV-фотоника заработает, стоимость мигрирует к фабрике, детекторной базе и тому, кто владеет малопотерьным ключом; проигравшим оказывается комплекс криогенной электроники вокруг милликельвиновых кубитов, потому что 2 K дёшевы. Угрозы замещения сидят внутри фотоники не меньше, чем снаружи: CV/GKP (Xanadu) и спин-фотонные гибриды (Photonic Inc.) оба заявляют, что обходят вероятностные источники, а у атомов и ионов логические кубиты уже есть, — поэтому фотоника обязана выигрывать объёмом производства, а не физикой. Переговорная сила у фабрики и у тех немногих, кто способен сделать детерминированный источник; ни один поставщик платформы не получает рычага, пока не покажет кодированный кубит.
Открытая ниша: для небольшого дома QCVV/SFQ здесь есть две точки входа. Первая — бенчмаркинг: каждый фотонный показатель качества постселектирован, и ни один принятый протокол не сообщает точность сети слияний вместе с её вероятностью принятия. Метрики, учитывающие потери, — взвешенная по принятию точность слияния, кросс-чиповый тест неразличимости нескольких источников, сертификация ресурсного состояния, не выносящая потери за скобки, — были бы приняты быстро, поскольку сегодня поставщиков попросту не с чем сравнивать. Вторая — логика на одноквантовых импульсах (SFQ) как естественный классический партнёр: наносекундный feed-forward рядом с тысячами детекторных каналов при 2–4 K — общепризнанно недоказанный системный элемент, и измеренная задержка feed-forward на базе SFQ стала бы новым фактом в области, где таких данных нет.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если PsiQuantum опубликует результат по сети слияний с измеренными сквозными потерями или DARPA продвинет её дальше Stage C; если QuiX введёт Carina в эксплуатацию и выполнит универсальную MBQC-схему с feed-forward к середине 2027 года; если какая-либо группа продемонстрирует кодированный фотонный кубит с измеренным подавлением ошибок. Понизить, если к концу 2027 года не появится ни одной аппаратной публикации PsiQuantum, а Brisbane сдвинется снова; если Quandela дойдёт до конца 2027 года без единого логического кубита, удерживая цель в 50 логических к 2028-му; если PT-3 останется непоставленным в течение 2027 года.
Лучший случай 2029: детерминированные источники с системной эффективностью выше 70% на фабричной PIC, потери на ключе ниже 50 mdB, первый фотонный логический кубит, машина утилитарного масштаба в стадии ввода в эксплуатацию. Худший случай 2029: потери в пределах 3× от сегодняшних, логического кубита нет, вычислительная заявка перетекает к спин-фотонным гибридам, а фотоника консолидируется вокруг сетей.
Открытые вопросы. (1) Можно ли интегрировать источники на квантовых точках в масштабе фабрики, не ломая бюджет 2 K и не отказываясь от телекоммуникационных длин волн? (2) Существует ли технология feed-forward, оптическая задержка которой стоит меньше потерь, чем даёт обеспечиваемое ею мультиплексирование? (3) Какая доля потерь геральдирована, а не молчалива? (4) Почему PsiQuantum ничего не опубликовала после Omega? (5) Масштабируются ли фабрики ресурсных состояний сублинейно по числу ключей?
Источники
[1] Knill, Laflamme, Milburn — linear-optics universality, Nature 409, 46 (2001-01-04) — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0006088
[2] Ding et al. (USTC) — QD source, 71.2% system efficiency, arXiv:2311.08347 (2023-11) — https://arxiv.org/abs/2311.08347
[3] PsiQuantum — Omega manufacturable photonic platform, Nature (2025-02) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Sparrow Quantum et al. — deterministic QD sources, specifications, arXiv:2511.23232 (device rows vendor data C) — https://arxiv.org/html/2511.23232v1
[5] USTC — Jiuzhang 4.0, Nature (2026-05); arXiv:2508.09092 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6
[6] Xanadu — chip packaging, PRNewswire (2026-06) C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
[7] Quandela — Lucy delivered to EuroHPC/GENCI at CEA TGCC (2025-10) C — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/
[8] QuiX Quantum — Carina delivered to DLR QCI (2026-07) C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci
[9] postquantum.com — ORCA Computing profile, PT-1/PT-2, GXC acquisition (2026-09-03) P — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/orca-computing/
[10] Quandela newsroom — €50 M round (2023-11-07) C — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-secures-e50-million-to-support-international-expansion/
[11] QuiX Quantum newsroom — €15 M Series A (2025-07-10) C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[12] Quantum Computing Report — PsiQuantum $125 M DARPA QBI expansion (2026-07-22) P — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[13] The Quantum Insider — Sparrow EuroHPC EU-SCALE (2026-08-26) P; Quantum Computing Report — Sparrow Series A (2025-04-10) P — https://thequantuminsider.com/2026/08/26/sparrow-quantum-eurohpc-quantum-grand-challenge-funding/ ; https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
[14] Forbes Australia — PsiQuantum Brisbane site change, A$940 M (2026) P — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/
[15] Bartolucci et al. — fusion-based quantum computation, Nature Communications 14, 912 (2023); arXiv:2506.11975 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[16] Xanadu — roadmap to 1,000+ logical qubits (2026-08-31) C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[17] PsiQuantum newsroom — Series E, CEO change C — https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise
[18] Oripov et al. (NIST/JPL) — 400,000-pixel SNSPD camera, Nature 622, 730 (2023-10-25) — https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2
[19] Quantum Computing Report — Photonic Inc. 200 M at 2 B (2026-05-12) P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
[20] DARPA — QBI Stage B selection (2025-11-06) G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[21] NIST — CHIPS letters of intent (2026-05-21) G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[22] imec — PIXEurope pilot line selected (2024-11-24) G — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[23] Xanadu — on-chip GKP states, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[24] Xanadu — Aurora, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
Открытые пункты верификации
- Точная дата и структура инструментов (капитал против займа против гранта) австралийских обязательств на A$940 M перед PsiQuantum; источник [14] даёт только итог и два правительства.
- Ведущий инвестор раунда Series A компании Sparrow Quantum и накопленный объём финансирования — первичный отчёт за платным доступом; подтверждены только дата и сумма.
- История финансирования ORCA Computing: только вторичный диапазон (~£8–15 M в Series A плюс капитал 2023–24 годов); ни первичного релиза, ни накопленного итога, ни оценки.
- Экспортно-контрольная классификация однофотонных источников и детекторов по квантовому правилу США от сентября 2024 года — ECCN не подтверждён, в тексте намеренно не указан.
- Накопленное финансирование Quandela и любые раунды 2025–26 годов; €50 M (2023-11-07) — самый свежий найденный первичный релиз.
- Награда PsiQuantum на 31.8 M по Stage C в одних источниках датирована 2025-09, а в других подана внутри пакета июля 2026 года; дата расширения на 125 M (2026-07-22) твёрдая.
- Закрытие SPAC у Xanadu в 2026 году (~$302 M) и финансирование в Торонто на CAD 195 M опущены в здешнем перечне «Деньги» как события со стороны непрерывных переменных.
- Перенесённые конфликты источников: потери в SiN 0.5 dB/m (многомодовые) против 1.8 ± 0.2 dB/m (одномодовые); эффективность квантовых точек 71.2% (лаборатория) против 55.3% (продукт) против 20–35% (производство); преимущество Jiuzhang 4.0 оспаривается классическим спуфингом.
Gate-defined quantum-dot spin (Si/SiGe, Si-MOS, Ge)
Electron or hole spin in a lithographically gated dot; exchange gives deterministic ns-scale two-qubit gates on a CMOS die.
Verdict. Only carrier fabricated on a 300 mm line at scale, but two-qubit fidelity has sat at 99.0-99.6% on foundry devices for a year and no array above 12 qubits has published all-pairs numbers.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An electron or hole is trapped in an electrostatic well ~50 nm across, formed by metal gates over a Si/SiGe quantum well, a Si-MOS inversion layer, or a Ge/SiGe hole gas. The spin is the computational degree of freedom; the barrier between neighbouring dots sets an exchange coupling J, and pulsing J for ħπ/J gives a deterministic entangling gate. Loss and DiVincenzo proposed the architecture in 1998; the first single-spin and singlet–triplet qubits in silicon appeared 2010–2012, the lineage date used here.
Coordinates, as the graph record records them:
- a — affinity: 1.0, wholly fabricated; every dot is a lithography outcome.
- b — characteristic time: ~50 ns per operation, entangling deterministic via exchange, not heralded.
- c — readout: spin-to-charge conversion on an rf charge sensor, ~6 µs, non-destructive, mid-circuit capable.
- d — mobility: static, unless a separate shuttling mechanism is invoked.
- e — control: baseband gate voltages plus microwave or EDSR drive, electronics normally at room temperature.
- f — error structure as the code sees it: coherent, Pauli, and leakage into valley or charge states.
- g — manufacturing: CMOS.
Physics & limits
Three energy scales govern everything. Zeeman splitting (~10–100 µeV at 0.3–1 T) defines the qubit; exchange J, tunable over 10–100 MHz, defines the gate; valley splitting in silicon (0.1–0.3 meV, non-uniform because it tracks interface roughness) defines the leakage floor. Ge hole dots have no valley degeneracy and need no micromagnet, but their spin–orbit coupling turns electrical noise directly into dephasing.
Two baths set the coherence floor. Nuclear spins are suppressible: ²⁸Si enrichment gives Hahn-echo T2 of 1.31(4) ms on foundry material and Ramsey T2 of 41(2) µs D[11]. Charge noise is not — 1/f fluctuators in the oxide couple through exchange, so fidelity degrades exactly when J is on: the entangling interaction is also the dominant noise channel. Errors reach the code as coherent over-/under-rotation, Pauli dephasing, and leakage that repetition and surface codes miss without leakage-reduction units. HRL's dissection is the most useful single statement of where the error lives: about 80% of its CNOT error is extrinsic — control and calibration, not physics* D[2]. Moving the floor needs quieter dielectrics, more uniform valley splitting and better calibration, in that order of difficulty and the inverse order of cost.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: two-qubit fidelity 99.04–99.56% on a 300 mm foundry Si-MOS device D[1]; 18 qubits in one array, twice, on different materials D[2]D[3]. Typical at scale is worse, and the gap is the story — imec's eight-qubit 300 mm device validated a two-qubit gate on one of four double-dot pairs D[11]. No device above 12 qubits has published all-pairs two-qubit fidelities on this platform.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2022-01 | 2Q 99.5% (gate-set tomography), Si/SiGe — first crossing of the surface-code threshold | QuTech/TU Delft | D[13] |
| 2024-03 | 2Q 98.9% at 1 K operating temperature | Diraq/UNSW | D[5] |
| 2025-09 | 2Q 99.04–99.56%, SPAM 99.9%, on 300 mm foundry Si-MOS | Diraq + imec | D[1] |
| 2026-04 | 18-qubit Ge 2×N array; 1Q mean 99.8%, median 99.9% | Groove Quantum + QuTech | D[3] |
| 2026-05 | CZ between two moving spins, 98.86 ± 0.29%, 58 ns | QuTech/TU Delft | D[4] |
| 2026-07 | 8-qubit 300 mm device; Hahn-echo T2 1.31 ms; 2Q on 1 of 4 pairs | imec + Diraq | D[11] |
| 2026-07 | 18 exchange-only qubits from 54 dots; 1Q 2×10⁻⁴, CNOT 3×10⁻³; d=5 repetition code, 200 rounds, Λ₅/₃ = 4.7 | HRL Laboratories | D[2] |
The dominant error term today is not decoherence but calibration drift: 54 dots need hundreds of interdependent voltages, and the tune-up surface limits array size, not T2.
Manufacturing, materials & supply chain
The distinguishing claim is fabrication on unmodified CMOS lines — Intel reports >24,000 devices per 300 mm EUV wafer at 96% tune-up yield D[6], and Quantum Motion characterised 1,024 dots in five minutes on GlobalFoundries 22FDX C[7]. Process detail belongs to the 300 mm CMOS foundry brief; wafer-scale statistics exist here and for no other carrier.
Materials are the exposure. Enriched ²⁸Si is a genuine single point of failure: ASP Isotopes began commercial production of enriched silicon-28 at its second Pretoria facility on 2025-03-27, with two undisclosed US customers C[23]. On 2026-07-16 the US DOE Office of Isotope R&D and Production announced that ORNL and PNNL now make silane at 99.9999% ²⁸Si and germane with Ge-73 below 1 ppm, "at least 100×" more depleted than any commercial material — a deliberate re-shoring G[24]. Ge/SiGe heterostructures come from a handful of academic reactors (Scappucci's group at Delft), a narrower bottleneck than the fab. Export-control exposure is indirect: the dies are ordinary CMOS, but enriched isotopes and dilution refrigerators fall under the 2024 multilateral quantum controls (US ECCN 3A901/3A904).
Control, readout & I/O burden
Baseband voltages plus a microwave or EDSR drive per qubit, and one rf reflectometry sensor per one-to-several dots. No lasers — the I/O problem is line count and heat. HRL's 4 K controller (≤3.5 W typical, 366 DACs, 296 lines) sequenced a full 18-qubit QEC experiment with no room-temperature real-time electronics D[2]; UNSW/Diraq have shown mK cryo-CMOS beside the qubits D[8]. Those controllers are the cryo-CMOS control brief's subject.
The wall is readout, not gates. At ~6 µs spin-to-charge conversion plus settling the cycle runs to hundreds of microseconds — three orders slower than the 50 ns gate, so the syndrome round sets the logical clock. At 10³ qubits line count is survivable only with crossbar shared-line addressing; at 10⁴ sensor count and dissipation dominate; at 10⁶ neither dedicated lines nor per-qubit sensors survive.
Role in the stack
The node sits on one platform path, Silicon / germanium quantum-dot spins. It requires a 300 mm CMOS foundry; it provides the dots consumed by exchange gates, exchange-only and singlet–triplet encoding, conveyor-mode spin shuttling, crossbar shared-line control and spin-to-charge readout. It replaces donor spins (SQC's precision-placed phosphorus), which buy 99.10–99.99% gates on 11 qubits D[27] at the cost of no foundry path — the switching price in one line.
Derived clock for the path = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset = 8.5 µs, readout 6.3 µs of it and reset 1 µs. The node is not a hub and has no off-diagonal reach: everything it enables is downstream of itself, so a failure here has no fallback elsewhere. The neighbouring empty slot is fast sensor-free readout — Pauli-spin-blockade below 1 µs at >99.9%; nothing in the graph fills it.
Verification (QCVV)
Headline two-qubit numbers come from interleaved randomized benchmarking or gate-set tomography on the best pair on the die — a legitimate protocol reporting an illegitimate summary, capturing neither cross-talk nor calibration drift. HRL's d=5 repetition code over 200 rounds is the only spin result measuring error in situ under continuous operation, and its Λ₅/₃ = 4.7 D[2] is bit-flip-only, not below-threshold logical memory, which no spin platform has shown.
Conflicts. Diraq's messaging conflicts on scale: a 2026-07-09 release said "thousands of qubits by 2029", the 2026-08-27 roadmap says 150,000 physical and 1,000 logical by 2029 R[10]P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G; take the roadmap as the company's position and the discrepancy as evidence about the company. No replication of the 300 mm two-qubit result outside the imec line exists.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Diraq | developer | AU | Si-MOS qubits on imec 300 mm; 2Q 99.04–99.56%; 1 K operation | D[1]D[5] |
| HRL Laboratories | developer | US | Exchange-only SiGe, 18 qubits, self-sequenced d=5 QEC | D[2] |
| IBM | investor | US | Acquired HRL; adds spins to a superconducting roadmap | C[9] |
| Intel | developer | US | 300 mm EUV spin devices; 12-qubit Tunnel Falls at Argonne | D[6]P[19] |
| Quantum Motion | developer | UK | 22FDX dots; full-stack CMOS system delivered to NQCC | C[7] |
| QuTech (TU Delft) | research | NL | Shuttled-spin gates, parity checks, Ge heterostructures | D[4]D[26] |
| Groove Quantum | developer | NL | 18-qubit Ge array, spun out of the Delft Ge programme | D[3] |
| Quobly | developer | FR | ²⁸Si FD-SOI lots at ST Crolles since 2025-12 | C[17] |
| Equal1 | developer | IE | Bell-1 six-qubit rack unit; RacQ at ESA Frascati | C[18] |
| SemiQon | supplier | FI | VTT spin-out; cryo-CMOS chips fabricated in Espoo | P[22] |
| GlobalFoundries | supplier | US | Quantum Technology Solutions unit; 22FDX wafers | C[20] |
Money.
- 2025-02-24 · SemiQon · round · €17.5 M (€15 M equity + €2.5 M grant) · European Innovation Council · closed P[21]
- 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, SQC · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · DARPA · three of eleven · announced G[14]
- 2026-01-15 · Equal1 · round · 60 M · ISIF · >85 M cumulative · closed CG[18]
- 2026-04-30 · Groove Quantum · round · €16 M · undisclosed · €26 M cumulative · closed PG
- 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · $160 M · DCVC, Kembara · closed C[16]
- 2026-05-21 · Diraq · US CHIPS letter of intent · up to $38 M · Dept of Commerce · LOI G[15]
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · US CHIPS LOI, multi-modality quantum foundry · $375 M · Dept of Commerce · LOI G[15]C[20]
- 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · €134 M cumulative · closed C[17]
- 2026-06 · Silicon Quantum Computing · NRFC (donor route) · A$60 M · Australia NRFC · closed G
- 2026-07-03 · SemiQon · strategic investment · undisclosed · PostScriptum · closed P[22]
- 2026-08-26 · IBM / HRL · M&A completed (announced 2026-07-23) · terms undisclosed · sellers Boeing and General Motors, still application partners · definitive C[9]
Market & supply chain. Nobody sells spin qubits; the sold goods are foundry runs, enriched isotopes and cryo-electronics. Foundry access is bought from imec, GlobalFoundries and STMicroelectronics, with GF productising it as a business unit in 2026 and naming Diraq, Equal1 and Quantum Motion as customers C[20]. Isotope supply is the concentrated risk — one commercial producer of scale plus a restarted US national-lab capability C[23]G[24]. Diraq's "<$1/qubit at two million qubits" R[10] is a projection, not a price. What pays today is G3 (HRL's QEC work, QBI Stage B) and G7 (Quantum Motion at NQCC, Equal1 at ESA); nothing here is bought for G1, G2 or G5.
IP & standards. The one dated database view available — a PatSnap analysis of 2026-06-02, updated 2026-08-21 — is thin: ~60 records 2005–2026, with NewSouth Innovations (UNSW, Diraq's licensing root) largest at five filings, ahead of SIAT/SIMIT, MIT, Intel and SQC P[25]. Too small to be a census. No litigation is on record, no spin-specific standards body exists, and HRL's controller IP is now unpublished inside IBM.
Roadmaps & track record. Diraq (promised 2026-08-27 · for 2029 · 150 k physical / 1 k logical, >2 M by 2031) — six weeks earlier it said "thousands by 2029" R[10]: keep the fidelities, discount the counts. Quobly (2026-06 · for 2032 · millions of qubits) — funded and fabbing at ST, no published multi-qubit device: an intention. SQC (for 2033 · commercial scale) — real 11-qubit donor result D[27], unfalsifiable until 2030. Quantum Motion — the only actor to have delivered a system to a customer on schedule C[7]. Intel — 12 qubits at Argonne, no successor chip and no dated roadmap as of 3 Sep 2026 P[19]: alive but unguided. IBM/HRL — no spin milestone yet on Starling (2029) or Blue Jay (mid-2030s) C[9].
Strategic reading. If the platform succeeds the winners are foundries and isotope suppliers, not qubit designers: a Si-MOS qubit is a process recipe, and once qualified the marginal die is cheap and differentiation moves to calibration software. That is why IBM bought HRL — not for 18 qubits but for a cryo-CMOS control stack and packaging reusable across modalities: a supplier acquisition dressed as a platform bet. The losers are pure-play spin startups, whose bargaining power against a foundry that has just productised quantum manufacturing is falling. Manufacturability is the platform's only defensible argument, and if 2Q fidelity is still 99.0–99.6% through 2027 with arrays under 20 qubits, it stops being enough.
Open niche: the platform's own best measurement says roughly 80% of two-qubit error is extrinsic control and calibration D[2], and its published fidelities are single-best-pair numbers no protocol extends across a heterogeneous array. A small QCVV house can sell that gap: array-level cross-talk and drift characterisation, leakage-aware benchmarking that separates valley leakage from Pauli error, and independent verification of foundry claims for fabs and funders. The SFQ angle is adjacent — mK classical logic for readout sequencing is the same wall at 10⁴ qubits — but the QCVV work needs no fab.
Outlook & open questions
Confirm if by end-2027 a group publishes all-pairs two-qubit fidelities above 99% on a ≥16-qubit array, or a spin device shows below-threshold logical memory in a distance-3-to-5 surface code, or IBM places a dated spin milestone on its public roadmap. Demote if foundry two-qubit fidelity is still 99.0–99.6% in mid-2027, if Intel makes no further spin announcement, or if Diraq revises its 2029 figure downward a second time.
Best case by 2029: a few hundred physical qubits on a qualified 300 mm process with shared-line control and a working logical memory — two orders of magnitude short of Diraq's 150 k. Worst case: the platform stays a foundry demonstration, the startups consolidate into IBM, GlobalFoundries and STMicroelectronics, and spin qubits become a control-electronics business with qubits attached.
Open questions. (1) Is 99.5%-class two-qubit fidelity reproducible across all pairs of a die, or only the pair that tunes up? (2) Can valley splitting be made uniform enough that leakage stops being a per-device lottery? (3) Does readout get below 1 µs without a charge sensor per qubit? (4) Did IBM buy a qubit or a control stack?
Sources
[1] Steinacker, Dumoulin Stuyck, Nickl et al. (Diraq/UNSW/imec) · 300 mm foundry spin-qubit unit cell · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
[2] HRL Laboratories · self-sequenced 18-qubit QPU, d=5 repetition code · arXiv:2604.16216, Nature · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[3] Dijkema, Hendrickx et al. (Groove Quantum/QuTech) · 18-qubit germanium array · arXiv:2604.01063 · 2026-04-01 · https://arxiv.org/abs/2604.01063
[4] Matsumoto et al. (QuTech/TU Delft) · CZ between moving spins · Nature 653 · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
[5] Huang, Yang et al. (Diraq/UNSW) · spin qubit operation above 1 K · Nature · 2024-03 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07160-2
[6] Neyens et al. (Intel) · 300 mm EUV wafer statistics · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
[7] C Quantum Motion · full-stack silicon CMOS system at NQCC · 2025-09-15 · https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
[8] UNSW/Diraq · mK cryo-CMOS beside the qubits · 2025-06 · https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2025/06/unsw-engineers-crack-challenge-scaling-quantum-computers
[9] C IBM · completes acquisition of HRL Laboratories · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum
[10] C Diraq · utility-scale roadmap · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
[11] Nickl, Dumoulin Stuyck et al. (imec/Diraq) · eight-qubit 300 mm device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[12] De Smet et al. (QuTech/TU Delft) · single-spin conveyor shuttling · Nature Nanotechnology 20 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
[13] Xue, Vandersypen et al. · spin logic crossing the surface-code threshold · Nature 601 · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2107.00628
[14] G DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[15] G NIST/US Commerce · CHIPS letters of intent, nine companies · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[16] C Quantum Motion · $160 M Series C · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/
[17] C Quobly · €115 M Series A; ST Crolles lots · 2026-06-03 · https://www.quobly.io/
[18] C Equal1 · $60 M round; Bell-1; RacQ at ESA · 2026-01-15 · https://www.equal1.com/
[19] P Argonne National Laboratory · Intel 12-qubit processor collaboration · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel
[20] C GlobalFoundries · Quantum Technology Solutions launch · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions/
[21] P Quantum Computing Report · SemiQon €17.5 M · 2025-02-24 · https://quantumcomputingreport.com/semiqon-secures-e17-5m-18-3m-usd-to-develop-cryogenic-cmos-technology-for-quantum-systems/
[22] P The Quantum Insider · PostScriptum invests in SemiQon · 2026-07-03 · https://thequantuminsider.com/2026/07/03/postscriptum-invests-in-quantum-hardware-developer-semiqon/
[23] C ASP Isotopes · commercial production of enriched silicon-28 · 2025-03-27 · https://ir.aspisotopes.com/news-events/press-releases/detail/56/asp-isotopes-inc-commences-commercial-production-of
[24] G US DOE Isotope R&D and Production (ORNL, PNNL) · domestic silicon and germanium isotopes · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/
[25] P PatSnap Eureka · spin-qubit quantum-dot array patent analysis · 2026-06-02 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/spin-qubit-silicon-quantum-dot-arrays-2026-patsnap-eureka/
[26] Undseth et al. (QuTech/TU Delft) · weight-four parity checks, mobile ancilla · Nature 655 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3
[27] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · 11-qubit atom processor in silicon · Nature 648 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w
Open verification items
- SemiQon cumulative funding and the PostScriptum amount undisclosed; the €17.5 M figure is paywalled trade press, round type unstated P[21]P[22].
- Groove Quantum's €16 M (2026-04-30) has no primary-source URL; investors unnamed PG.
- IBM–HRL deal value undisclosed in both releases; no spin milestone dated on IBM's roadmap C[9].
- ASP Isotopes' enrichment level, capacity and customers undisclosed; DOE quantities and funding unstated C[23]G[24].
- Diraq conflict on 2029 scale: "thousands" (2026-07-09) vs 150 k physical / 1 k logical (2026-08-27); roadmap figure used R[10].
- PatSnap dataset (~60 records) omits HRL, imec, Diraq and Quantum Motion; treated as a sample, not a census P[25].
- No independent replication of the 300 mm two-qubit fidelity range outside the imec line D[1].
Спин в затворно-определяемой квантовой точке (Si/SiGe, Si-MOS, Ge)
Спин электрона или дырки в литографически затворённой точке; обменное взаимодействие даёт детерминированные двухкубитные гейты наносекундного масштаба на CMOS-кристалле.
Вердикт. Единственный носитель, изготавливаемый в объёме на 300 mm линии, но точность (fidelity) двухкубитных операций на фабричных приборах уже год держится на 99.0-99.6%, и ни один массив свыше 12 кубитов не опубликовал цифр по всем парам.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Электрон или дырка удерживается в электростатической яме поперечником ~50 nm, сформированной металлическими затворами над квантовой ямой Si/SiGe, инверсионным слоем Si-MOS или дырочным газом Ge/SiGe. Вычислительной степенью свободы служит спин; барьер между соседними точками задаёт обменную связь J, а импульс J длительностью ħπ/J даёт детерминированный запутывающий гейт. Loss и DiVincenzo предложили архитектуру в 1998 году; первые односпиновые и синглет-триплетные кубиты в кремнии появились в 2010–2012 годах — эта дата и взята здесь за начало линии.
Координаты, как их фиксирует запись графа:
- a — родство: 1.0, полностью изготавливаемый; каждая точка есть результат литографии.
- b — характерное время: ~50 ns на операцию, запутывание детерминированное через обмен, не геральдированное (heralded).
- c — считывание: конверсия спина в заряд на радиочастотном зарядовом сенсоре, ~6 µs, неразрушающее, пригодное для внутрисхемного (mid-circuit) применения.
- d — подвижность: статичный, если не привлекается отдельный механизм шаттлинга.
- e — управление: низкочастотные (baseband) напряжения на затворах плюс микроволновая или EDSR-накачка, электроника обычно при комнатной температуре.
- f — структура ошибок, как её видит код: когерентные, паулиевские, а также утечка (leakage) в долинные или зарядовые состояния.
- g — производство: CMOS.
Физика и пределы
Всем здесь правят три энергетических масштаба. Зеемановское расщепление (~10–100 µeV при 0.3–1 T) определяет кубит; обмен J, перестраиваемый в пределах 10–100 MHz, определяет гейт; долинное расщепление в кремнии (0.1–0.3 meV, неоднородное, поскольку следует за шероховатостью границы раздела) определяет пол по утечке. Дырочные точки в Ge не имеют долинного вырождения и не требуют микромагнита, но их спин-орбитальное взаимодействие напрямую превращает электрический шум в расфазировку.
Пол когерентности задают две «ванны». Ядерные спины подавляемы: обогащение по ²⁸Si даёт T2 по Хану-эхо 1.31(4) ms на фабричном материале и рамзеевское T2 41(2) µs D[11]. Зарядовый шум неподавляем — 1/f-флуктуаторы в оксиде связываются через обмен, поэтому точность деградирует ровно тогда, когда J включён: запутывающее взаимодействие является одновременно и доминирующим каналом шума. До кода ошибки доходят как когерентный пере- или недоворот, паулиевская расфазировка и утечка (leakage), которую повторный и поверхностный коды пропускают без блоков подавления утечки. Разбор HRL — самая полезная одиночная формулировка того, где живёт ошибка: около 80% их ошибки CNOT имеет внешнее происхождение — это управление и калибровка, а не физика* D[2]. Чтобы сдвинуть этот пол, нужны более тихие диэлектрики, более однородное долинное расщепление и лучшая калибровка — именно в таком порядке по сложности и в обратном по стоимости.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: двухкубитная точность 99.04–99.56% на фабричном приборе Si-MOS 300 mm D[1]; 18 кубитов в одном массиве, дважды и на разных материалах D[2]D[3]. Типичное при масштабировании хуже, и вся суть — в этом разрыве: восьмикубитный 300 mm прибор imec подтвердил двухкубитный гейт на одной из четырёх пар двойных точек D[11]. Ни один прибор свыше 12 кубитов на этой платформе не опубликовал двухкубитные точности по всем парам.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2022-01 | 2Q 99.5% (томография набора гейтов), Si/SiGe — первое пересечение порога поверхностного кода | QuTech/TU Delft | D[13] |
| 2024-03 | 2Q 98.9% при рабочей температуре 1 K | Diraq/UNSW | D[5] |
| 2025-09 | 2Q 99.04–99.56%, SPAM 99.9%, на фабричном Si-MOS 300 mm | Diraq + imec | D[1] |
| 2026-04 | 18-кубитный массив Ge 2×N; 1Q среднее 99.8%, медиана 99.9% | Groove Quantum + QuTech | D[3] |
| 2026-05 | CZ между двумя движущимися спинами, 98.86 ± 0.29%, 58 ns | QuTech/TU Delft | D[4] |
| 2026-07 | 8-кубитный прибор 300 mm; T2 по Хану-эхо 1.31 ms; 2Q на 1 паре из 4 | imec + Diraq | D[11] |
| 2026-07 | 18 обменных (exchange-only) кубитов из 54 точек; 1Q 2×10⁻⁴, CNOT 3×10⁻³; повторный код d=5, 200 раундов, Λ₅/₃ = 4.7 | HRL Laboratories | D[2] |
Доминирующий член ошибки сегодня — не декогерентность, а дрейф калибровки: 54 точкам нужны сотни взаимозависимых напряжений, и размер массива ограничивает поверхность настройки, а не T2.
Производство, материалы и цепочка поставок
Отличительное утверждение — изготовление на немодифицированных линиях CMOS: Intel сообщает о >24,000 приборах на 300 mm EUV-пластину при 96% выхода годных по настройке D[6], а Quantum Motion охарактеризовала 1,024 точки за пять минут на 22FDX GlobalFoundries C[7]. Детали процесса относятся к брифу по 300 mm CMOS-фабрике; статистика уровня пластины существует здесь и не существует ни для одного другого носителя.
Уязвимость лежит в материалах. Обогащённый ²⁸Si — настоящая единая точка отказа: ASP Isotopes начала коммерческое производство обогащённого кремния-28 на своей второй площадке в Претории 2025-03-27, с двумя нераскрытыми заказчиками из США C[23]. 2026-07-16 Управление НИОКР и производства изотопов Министерства энергетики США объявило, что ORNL и PNNL теперь выпускают силан с 99.9999% ²⁸Si и герман с содержанием Ge-73 ниже 1 ppm — «как минимум в 100×» более обеднённый, чем любой коммерческий материал; это осознанный возврат производства в страну G[24]. Гетероструктуры Ge/SiGe поступают из считаных академических реакторов (группа Scappucci в Delft), и это узкое место теснее, чем сама фабрика. Экспортно-контрольная уязвимость косвенная: кристаллы — обычный CMOS, но обогащённые изотопы и рефрижераторы растворения подпадают под многосторонние квантовые ограничения 2024 года (ECCN США 3A901/3A904).
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Низкочастотные (baseband) напряжения плюс микроволновая или EDSR-накачка на кубит и один радиочастотный рефлектометрический сенсор на одну-несколько точек. Лазеров нет — задача ввода-вывода сводится к числу линий и к теплу. Контроллер HRL на 4 K (≤3.5 W типично, 366 ЦАП, 296 линий) отсеквенсировал полный 18-кубитный эксперимент по коррекции ошибок вообще без электроники реального времени при комнатной температуре D[2]; UNSW/Diraq показали cryo-CMOS милликельвинового уровня рядом с кубитами D[8]. Эти контроллеры — предмет брифа по управлению на cryo-CMOS.
Стена — считывание, а не гейты. При ~6 µs на конверсию спина в заряд плюс время установления цикл растягивается до сотен микросекунд — на три порядка медленнее 50 ns гейта, поэтому логический такт задаёт синдромный раунд. На 10³ кубитах число линий выживаемо только при кроссбарной адресации с разделяемыми линиями; на 10⁴ доминируют число сенсоров и рассеиваемая мощность; на 10⁶ не выживают ни выделенные линии, ни сенсор на каждый кубит.
Роль в стеке
Узел лежит на одном пути платформы — спины в квантовых точках на кремнии/германии. Он требует 300 mm CMOS-фабрики (foundry); он поставляет точки, которые потребляют обменные гейты, обменное (exchange-only) и синглет-триплетное кодирование, конвейерный шаттлинг спинов, кроссбарное управление с разделяемыми линиями и считывание через конверсию спина в заряд. Он замещает донорные спины (прецизионно размещённый фосфор у SQC), которые покупают гейты с 99.10–99.99% на 11 кубитах D[27] ценой отсутствия пути к фабрике, — цена перехода в одной строке.
Производный такт для этого пути = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс = 8.5 µs, из которых 6.3 µs — считывание и 1 µs — сброс. Узел не является хабом и не имеет внедиагонального охвата: всё, что он обеспечивает, лежит ниже него по потоку, поэтому отказ здесь не имеет запасного варианта в другом месте. Соседний пустой слот — быстрое считывание без сенсора: паулиевская спиновая блокада быстрее 1 µs при >99.9%; в графе его ничто не заполняет.
Верификация (QCVV)
Заявляемые двухкубитные цифры получают из чередующегося рандомизированного бенчмаркинга или томографии набора гейтов на лучшей паре кристалла — легитимный протокол, дающий нелегитимную сводку: она не схватывает ни перекрёстных наводок, ни дрейфа калибровки. Повторный код d=5 у HRL на 200 раундах — единственный спиновый результат, измеряющий ошибку in situ при непрерывной работе, и его Λ₅/₃ = 4.7 D[2] относится только к битовым переворотам, а не к подпороговой логической памяти, которой не показала ни одна спиновая платформа.
Расхождения. Сообщения Diraq противоречат друг другу по масштабу: релиз от 2026-07-09 говорил о «тысячах кубитов к 2029 году», дорожная карта от 2026-08-27 — о 150,000 физических и 1,000 логических к 2029 году R[10]P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G; за позицию компании принимается дорожная карта, а само расхождение — за свидетельство о компании. Воспроизведения 300 mm двухкубитного результата за пределами линии imec не существует.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Diraq | разработчик | Австралия | кубиты Si-MOS на 300 mm imec; 2Q 99.04–99.56%; работа при 1 K | D[1]D[5] |
| HRL Laboratories | разработчик | США | обменные (exchange-only) кубиты на SiGe, 18 кубитов, самосеквенированная коррекция ошибок d=5 | D[2] |
| IBM | инвестор | США | приобрела HRL; добавляет спины к сверхпроводниковой дорожной карте | C[9] |
| Intel | разработчик | США | спиновые приборы 300 mm EUV; 12-кубитный Tunnel Falls в Argonne | D[6]P[19] |
| Quantum Motion | разработчик | Великобритания | точки на 22FDX; полностековая CMOS-система, поставленная в NQCC | C[7] |
| QuTech (TU Delft) | исследования | Нидерланды | гейты на перемещаемых спинах, проверки чётности, гетероструктуры Ge | D[4]D[26] |
| Groove Quantum | разработчик | Нидерланды | 18-кубитный массив Ge, спин-офф делфтской программы по Ge | D[3] |
| Quobly | разработчик | Франция | партии ²⁸Si FD-SOI на ST Crolles с 2025-12 | C[17] |
| Equal1 | разработчик | Ирландия | шестикубитный стоечный блок Bell-1; RacQ в ESA Frascati | C[18] |
| SemiQon | поставщик | Финляндия | спин-офф VTT; чипы cryo-CMOS, изготавливаемые в Эспоо | P[22] |
| GlobalFoundries | поставщик | США | подразделение Quantum Technology Solutions; пластины 22FDX | C[20] |
Деньги.
- 2025-02-24 · SemiQon · раунд · €17.5 M (€15 M капитал + €2.5 M грант) · European Innovation Council · закрыт P[21]
- 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, SQC · DARPA QBI Stage B · до $15 M каждой · DARPA · трое из одиннадцати · объявлено G[14]
- 2026-01-15 · Equal1 · раунд · 60 M · ISIF · >85 M накопленным итогом · закрыт CG[18]
- 2026-04-30 · Groove Quantum · раунд · €16 M · не раскрыты · €26 M накопленным итогом · закрыт PG
- 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · $160 M · DCVC, Kembara · закрыт C[16]
- 2026-05-21 · Diraq · письмо о намерениях по программе CHIPS (США) · до $38 M · Министерство торговли · LOI G[15]
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · LOI по программе CHIPS (США), мультимодальная квантовая фабрика · $375 M · Министерство торговли · LOI G[15]C[20]
- 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · €134 M накопленным итогом · закрыт C[17]
- 2026-06 · Silicon Quantum Computing · NRFC (донорный маршрут) · A$60 M · Australia NRFC · закрыто G
- 2026-07-03 · SemiQon · стратегическая инвестиция · сумма не раскрыта · PostScriptum · закрыта P[22]
- 2026-08-26 · IBM / HRL · сделка M&A завершена (объявлена 2026-07-23) · условия не раскрыты · продавцы Boeing и General Motors, остаются партнёрами по приложениям · окончательно C[9]
Рынок и цепочка поставок. Спиновые кубиты никто не продаёт; продаваемый товар — это прогоны на фабрике, обогащённые изотопы и криоэлектроника. Доступ к фабрике покупается у imec, GlobalFoundries и STMicroelectronics, причём GF в 2026 году оформила его в отдельное бизнес-подразделение и назвала своими заказчиками Diraq, Equal1 и Quantum Motion C[20]. Сконцентрированный риск — поставка изотопов: один коммерческий производитель значимого масштаба плюс перезапущенная возможность национальных лабораторий США C[23]G[24]. Обещание Diraq «менее $1 за кубит при двух миллионах кубитов» R[10] — это проекция, а не цена. Сегодня платят G3 (работы HRL по коррекции ошибок, QBI Stage B) и G7 (Quantum Motion в NQCC, Equal1 в ESA); ради G1, G2 или G5 здесь не покупается ничего.
ИС и стандарты. Единственный доступный датированный срез базы — анализ PatSnap от 2026-06-02, обновлённый 2026-08-21, — беден: ~60 записей за 2005–2026 годы, крупнейшим держателем в них оказывается NewSouth Innovations (UNSW, лицензионный корень Diraq) с пятью заявками, опережая SIAT/SIMIT, MIT, Intel и SQC P[25]. Слишком мало, чтобы считаться переписью. Судебных споров в записях нет, специализированного органа стандартизации по спинам не существует, а ИС на контроллер HRL теперь не публикуется, оказавшись внутри IBM.
Дорожные карты и послужной список. Diraq (обещано 2026-08-27 · на 2029 · 150 k физических / 1 k логических, >2 M к 2031) — шестью неделями ранее говорилось о «тысячах к 2029» R[10]: точности принимать, количества дисконтировать. Quobly (2026-06 · на 2032 · миллионы кубитов) — профинансирована и запускает партии на ST, опубликованного многокубитного прибора нет: это намерение. SQC (на 2033 · коммерческий масштаб) — реальный 11-кубитный донорный результат D[27], нефальсифицируемо до 2030 года. Quantum Motion — единственный актор, поставивший систему заказчику в срок C[7]. Intel — 12 кубитов в Argonne, ни чипа-преемника, ни датированной дорожной карты по состоянию на 3 сентября 2026 г. P[19]: жив, но без курса. IBM/HRL — ни одной спиновой вехи ни на Starling (2029), ни на Blue Jay (середина 2030-х) C[9].
Стратегическое прочтение. Если платформа состоится, победителями станут фабрики и поставщики изотопов, а не разработчики кубитов: кубит Si-MOS — это технологический рецепт, и после квалификации процесса предельный кристалл дёшев, а дифференциация уходит в калибровочное ПО. Именно поэтому IBM купила HRL — не ради 18 кубитов, а ради стека управления на cryo-CMOS и корпусирования, переиспользуемых между модальностями: приобретение поставщика, наряженное в ставку на платформу. Проигравшие — чистые спиновые стартапы, чья переговорная сила против фабрики, только что превратившей квантовое производство в продукт, падает. Технологичность — единственный защитимый аргумент платформы, и если двухкубитная точность и в 2027 году останется на уровне 99.0–99.6% при массивах менее 20 кубитов, этого аргумента станет недостаточно.
Открытая ниша: собственное лучшее измерение платформы говорит, что примерно 80% двухкубитной ошибки — это внешние управление и калибровка D[2], а публикуемые точности суть цифры одной наилучшей пары, которые ни один протокол не распространяет на неоднородный массив. Небольшой дом QCVV может продавать именно этот зазор: характеризацию перекрёстных наводок и дрейфа на уровне массива, бенчмаркинг с учётом утечки, отделяющий долинную утечку от паулиевской ошибки, и независимую верификацию фабричных заявлений — для фабов и для тех, кто их финансирует. Направление SFQ здесь смежное — милликельвиновая классическая логика для секвенирования считывания упирается в ту же стену на 10⁴ кубитов, — но самой работе QCVV фаб не нужен.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если к концу 2027 года какая-либо группа опубликует двухкубитные точности выше 99% по всем парам на массиве ≥16 кубитов, либо спиновый прибор покажет подпороговую логическую память в поверхностном коде расстояния от 3 до 5, либо IBM поставит датированную спиновую веху в свою публичную дорожную карту. Понизить, если фабричная двухкубитная точность в середине 2027 года по-прежнему будет 99.0–99.6%, если Intel не сделает больше ни одного спинового объявления или если Diraq второй раз пересмотрит свою цифру на 2029 год в сторону понижения.
Лучший случай к 2029 году: несколько сотен физических кубитов на квалифицированном 300 mm процессе с управлением по разделяемым линиям и работающей логической памятью — на два порядка меньше, чем 150 k у Diraq. Худший случай: платформа остаётся фабричной демонстрацией, стартапы консолидируются в IBM, GlobalFoundries и STMicroelectronics, а спиновые кубиты превращаются в бизнес управляющей электроники с прилагающимися кубитами.
Открытые вопросы. (1) Воспроизводима ли двухкубитная точность класса 99.5% на всех парах кристалла — или только на той паре, которая настраивается? (2) Можно ли сделать долинное расщепление достаточно однородным, чтобы утечка перестала быть лотереей на каждом отдельном приборе? (3) Опустится ли считывание ниже 1 µs без зарядового сенсора на каждый кубит? (4) Что купила IBM — кубит или стек управления?
Источники
[1] Steinacker, Dumoulin Stuyck, Nickl et al. (Diraq/UNSW/imec) · 300 mm foundry spin-qubit unit cell · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
[2] HRL Laboratories · self-sequenced 18-qubit QPU, d=5 repetition code · arXiv:2604.16216, Nature · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[3] Dijkema, Hendrickx et al. (Groove Quantum/QuTech) · 18-qubit germanium array · arXiv:2604.01063 · 2026-04-01 · https://arxiv.org/abs/2604.01063
[4] Matsumoto et al. (QuTech/TU Delft) · CZ between moving spins · Nature 653 · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
[5] Huang, Yang et al. (Diraq/UNSW) · spin qubit operation above 1 K · Nature · 2024-03 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07160-2
[6] Neyens et al. (Intel) · 300 mm EUV wafer statistics · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
[7] C Quantum Motion · full-stack silicon CMOS system at NQCC · 2025-09-15 · https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
[8] UNSW/Diraq · mK cryo-CMOS beside the qubits · 2025-06 · https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2025/06/unsw-engineers-crack-challenge-scaling-quantum-computers
[9] C IBM · completes acquisition of HRL Laboratories · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum
[10] C Diraq · utility-scale roadmap · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
[11] Nickl, Dumoulin Stuyck et al. (imec/Diraq) · eight-qubit 300 mm device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[12] De Smet et al. (QuTech/TU Delft) · single-spin conveyor shuttling · Nature Nanotechnology 20 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
[13] Xue, Vandersypen et al. · spin logic crossing the surface-code threshold · Nature 601 · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2107.00628
[14] G DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[15] G NIST/US Commerce · CHIPS letters of intent, nine companies · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[16] C Quantum Motion · $160 M Series C · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/
[17] C Quobly · €115 M Series A; ST Crolles lots · 2026-06-03 · https://www.quobly.io/
[18] C Equal1 · $60 M round; Bell-1; RacQ at ESA · 2026-01-15 · https://www.equal1.com/
[19] P Argonne National Laboratory · Intel 12-qubit processor collaboration · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel
[20] C GlobalFoundries · Quantum Technology Solutions launch · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions/
[21] P Quantum Computing Report · SemiQon €17.5 M · 2025-02-24 · https://quantumcomputingreport.com/semiqon-secures-e17-5m-18-3m-usd-to-develop-cryogenic-cmos-technology-for-quantum-systems/
[22] P The Quantum Insider · PostScriptum invests in SemiQon · 2026-07-03 · https://thequantuminsider.com/2026/07/03/postscriptum-invests-in-quantum-hardware-developer-semiqon/
[23] C ASP Isotopes · commercial production of enriched silicon-28 · 2025-03-27 · https://ir.aspisotopes.com/news-events/press-releases/detail/56/asp-isotopes-inc-commences-commercial-production-of
[24] G US DOE Isotope R&D and Production (ORNL, PNNL) · domestic silicon and germanium isotopes · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/
[25] P PatSnap Eureka · spin-qubit quantum-dot array patent analysis · 2026-06-02 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/spin-qubit-silicon-quantum-dot-arrays-2026-patsnap-eureka/
[26] Undseth et al. (QuTech/TU Delft) · weight-four parity checks, mobile ancilla · Nature 655 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3
[27] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · 11-qubit atom processor in silicon · Nature 648 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w
Открытые пункты верификации
- Накопленное финансирование SemiQon и сумма от PostScriptum не раскрыты; цифра €17.5 M взята из отраслевой прессы за платным доступом, тип раунда не указан P[21]P[22].
- У €16 M Groove Quantum (2026-04-30) нет URL первичного источника; инвесторы не названы PG.
- Стоимость сделки IBM–HRL не раскрыта ни в одном из двух релизов; спиновой вехи с датой на дорожной карте IBM нет C[9].
- Уровень обогащения, мощности и заказчики ASP Isotopes не раскрыты; объёмы и финансирование DOE не указаны C[23]G[24].
- Расхождение у Diraq по масштабу на 2029 год: «тысячи» (2026-07-09) против 150 k физических / 1 k логических (2026-08-27); использована цифра из дорожной карты R[10].
- Набор данных PatSnap (~60 записей) не содержит HRL, imec, Diraq и Quantum Motion; рассматривается как выборка, а не как перепись P[25].
- Независимого воспроизведения диапазона двухкубитной точности на 300 mm за пределами линии imec нет D[1].
Bosonic cavity mode
A harmonic microwave mode of a 3D or planar superconducting resonator used as the qubit carrier; its error is structured photon loss, not generic Pauli noise.
Verdict. Laboratory memories reach 25.6 ms photon lifetime, but working bosonic devices run two to three orders shorter; the carrier's limit is the ancilla coupled to it, not the cavity.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The quantised harmonic mode of a machined 3D or planar superconducting resonator, driven and read out dispersively through a coupled transmon ancilla. Yale's 3D circuit-QED work made it a carrier in 2013: Q > 0.5×10⁹, 10 ms single-photon lifetime in aluminium D[1]. Readout is ancilla-mediated at ~1 µs, non-destructive, mid-circuit capable; the carrier is fabricated, bus-connected, room-temperature microwave driven.
Physics & limits
A harmonic mode's dominant decay channel is amplitude damping alone — the whole argument for bosonic codes, since an encoding can target one known channel instead of an unstructured Pauli basis. Loss scales linearly with occupation, so κ caps the bias any cat encoding can reach. The floor is surface two-level systems, seam conductance and radiative leakage: 25.6 ms lifetime, 34 ms coherence (Weizmann, 2023), from a geometry that "couples minimally to the control qubit" D[2]. That phrase is the limit — a mode whose ancilla is driven hard inherits its dephasing, and Nord Quantique's working GKP mode runs T1 = 360 µs D[6]. Moving it means ancilla decoupling and surface treatment.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2013 | Aluminium 3D cavity, Q > 0.5×10⁹, photon lifetime 10 ms | Yale | D[1] |
| 2023-09 | Cavity memory: T1 25.6 ms, T2 34 ms | Weizmann Institute | D[2] |
| 2026-08 | Paired λ/4 coaxial cavities: dual-rail CZ ≈500 ns, erasure 0.5%/gate, Pauli 0.029(6)% | Quantum Circuits | D[3] |
Typical at scale is far below best: 18 cat modes (Helium), five storage modes (Ocelot) C[4]D[5]. The dominant operating term is ancilla-induced dephasing plus gate-visible loss, the 0.5%-per-gate erasure being that loss detected D[3].
Manufacturing, materials & supply chain
Bodies are precision-machined aluminium or niobium, polished and sealed; a mode occupies cm scale against a transmon's ~100 µm — that ratio, not Q, is the liability. Per mode the burden is one drive line plus an ancilla with its own drive and readout chain. No cryogenic-CMOS or on-chip multiplexing of cavity control exists, so lines grow linearly: at 10³ modes the wall is coax count and cryostat volume in one dilution unit; 10⁴–10⁶ needs different packaging. Machining is in-house everywhere; no third-party foundry and no cavity-specific export rule were found. Concentration sits around it: Bluefors refrigerators, Cryomech pulse tubes included G.
Role in the stack
Requires machined 3D cavities; provides the mode for cat and GKP encodings, dual-rail erasure, ancilla-mediated gates and dispersive readout. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 2.8 µs on the dual-rail cavity path, four 500 ns CZ layers over a ~0.4 µs check D[3], and 1.44 µs on the cat path, gate-set, against its measured 2.8 µs cycle D[5]. Verification: the 25.6/34 ms figures are single-group and unreplicated D[2]; the dual-rail CZ's Pauli error is post-selected, and its Λ ≈ 27 is simulated, not measured SG.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | developer | FR | 18-cat-mode Helium system, ~40 kW, sold to GENCI | C[4] |
| D-Wave | developer | US | λ/4 coaxial cavity dual-rail qubits, via Quantum Circuits | D[3] |
| AWS | developer | US | Ocelot: five storage modes, four ancillas, five buffers | D[5] |
| Nord Quantique | developer | CA | Multimode cavity GKP, T1 360 µs | D[6] |
| Weizmann Institute | research | IL | Cavity memory record holder | D[2] |
Money.
2026-01-20 · D-Wave · M&A of Quantum Circuits · $550 M · — · closed G
2026-08-06 · D-Wave · Q2 report · 9.3 M acquisition cost, 2.3 M inherited bookings · reported G
2026-05-18 · Nord Quantique · growth equity · 30 M at 1.4 B · — · closed C[9]
Market & supply chain. Nobody sells cavities; the money is downstream in fridges and amplifiers. Unit economics are unpublished — Helium's ~40 kW for 18 modes is a whole-system figure C[4]. G3 pays here, G4 does not at cm scale.
IP & standards. No dated patent family specific to the cavity mode was found; Amazon's US 11,748,652 B1 covers the layer above G.
Roadmaps & track record. Alice & Bob delivered Helium 2026-06 as promised, without logical data C[4]. D-Wave promises DR17 (2026), DR49 (2027), DR181 (2028), 10 logical (2030), 100 logical (2032) at Λ = 10 RG. Both ship on time and defer the numbers that matter.
Strategic reading. If cavity modes stay the best-structured error channel in superconducting hardware, their vendors trade error quality for fewer physical qubits; if planar dual-rail or on-chip GKP match those erasure fractions, cm-scale bodies lose on density and the branch narrows to a memory niche.
Open niche: no cross-vendor loss budget exists — intrinsic κ, seam loss and ancilla dephasing separated by one protocol across vendors.
Outlook & open questions
Confirm by 2028 if an operating multi-mode device holds photon lifetime above 1 ms; demote if operating lifetimes stay near 10² µs while planar erasure qubits close the gap. Best case 2029: multiplexed control, sub-cm bodies; worst case, single-digit-mode demonstrators indefinitely. Open: how much operating dephasing is ancilla-borne; will anyone publish Q for the λ/4 bodies? Watch Alice & Bob logical data and DR49.
Sources
[1] Reagor, Paik, Catelani, Sun, Axline, Holland, Pop, Masluk, Brecht, Frunzio, Devoret, Glazman, Schoelkopf (Yale) · "Reaching 10 ms single photon lifetimes for superconducting aluminum cavities" · arXiv:1302.4408 · 2013-02-18 — https://arxiv.org/abs/1302.4408
[2] Milul, Guttel, Goldblatt, Hazanov, Joshi, Chausovsky, Kahn, Çiftyürek, Lafont, Rosenblum (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time" · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
[3] Quantum Circuits / D-Wave · dual-rail cavity CZ with erasure detection · Nature 656, 47 · 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[6] Nord Quantique · single-mode GKP characterisation, T1 360 µs, logical error 8.1×10⁻³ per round · arXiv:2607.06718 · 2026-07 — https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] D-Wave · "D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc." · press release · 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[8] Chou et al. (Yale) · "Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements" · Nature Physics 20, 1454 · arXiv:2307.03169 · 2023-07-06 — https://arxiv.org/abs/2307.03169
[9] Nord Quantique · "1.4 Billion USD Valuation with Latest Investment" · BusinessWire · 2026-05-18 C — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
Open verification items
The 25.6 ms / 34 ms Weizmann figures are single-group; no independent replication was found as of 2026-09-04, and the cavity's material (aluminium vs niobium) is not stated in the abstract or journal summary consulted.
No cavity quality factor has been published for the λ/4 coaxial bodies used in the 2026-08 dual-rail CZ [3].
SUSTech's dual-rail work uses four transmon qubits, so SUSTech is not an actor for this carrier.
Helium's "up to 200× lower hardware requirements" is a company claim with no logical-level data behind it C[4].
Бозонная мода резонатора
Гармоническая микроволновая мода 3D- или планарного сверхпроводящего резонатора, используемая как носитель кубита; её ошибка — структурированная потеря фотонов, а не универсальный шум Паули.
Вердикт. Лабораторные памяти достигают времени жизни фотона 25.6 ms, но работающие бозонные устройства живут на два-три порядка меньше; предел носителя задаёт связанная с ним анцилла, а не сам резонатор.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Квантованная гармоническая мода механически изготовленного 3D- или планарного сверхпроводящего резонатора, возбуждаемая и считываемая дисперсионно через связанную с ней анциллу-трансмон. Работы Yale по 3D-варианту схемной КЭД сделали её носителем в 2013 году: Q > 0.5×10⁹, время жизни одиночного фотона 10 ms в алюминии D[1]. Считывание идёт через анциллу за ~1 µs, оно неразрушающее и допускает внутрисхемное (mid-circuit) применение; носитель изготавливается механически, подключается по шине и управляется микроволновым сигналом комнатной температуры.
Физика и пределы
У гармонической моды единственный доминирующий канал распада — амплитудное затухание; в этом и состоит весь аргумент в пользу бозонных кодов, поскольку кодирование можно нацелить на один известный канал вместо неструктурированного базиса Паули. Потери растут линейно с заселённостью, поэтому κ ограничивает сверху асимметрию ошибок, достижимую любым кот-кодированием. Предел задают поверхностные двухуровневые системы, проводимость шва и радиационные утечки (leakage): время жизни 25.6 ms, когерентность 34 ms (Weizmann, 2023) — на геометрии, которая «минимально связана с управляющим кубитом» D[2]. Именно эта формулировка и есть предел: мода, анциллу которой возбуждают сильными сигналами, наследует её дефазировку, а работающая GKP-мода Nord Quantique даёт T1 = 360 µs D[6]. Сдвинуть предел — значит развязать анциллу и обработать поверхности.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2013 | Алюминиевый 3D-резонатор, Q > 0.5×10⁹, время жизни фотона 10 ms | Yale | D[1] |
| 2023-09 | Резонаторная память: T1 25.6 ms, T2 34 ms | Weizmann Institute | D[2] |
| 2026-08 | Спаренные коаксиальные резонаторы λ/4: двухрельсовый CZ ≈500 ns, стирание (erasure) 0.5% на гейт, ошибка Паули 0.029(6)% | Quantum Circuits | D[3] |
Типичное на масштабе далеко отстоит от лучшего: 18 кот-мод (Helium), пять запоминающих мод (Ocelot) C[4]D[5]. Доминирующий эксплуатационный вклад — наведённая анциллой дефазировка плюс видимые для гейта потери; стирание 0.5% на гейт — это как раз обнаруженная часть таких потерь D[3].
Производство, материалы и цепочка поставок
Корпуса — прецизионно фрезерованные алюминий или ниобий, полированные и герметизированные; мода занимает сантиметровый масштаб против ~100 µm у трансмона, и слабым местом является именно это соотношение, а не Q. На одну моду приходится одна линия возбуждения плюс анцилла с собственными трактами возбуждения и считывания. Ни cryo-CMOS, ни кристального мультиплексирования управления резонаторами не существует, поэтому число линий растёт линейно: на уровне 10³ мод стеной становятся число коаксиальных линий и объём криостата в одном рефрижераторе растворения; для 10⁴–10⁶ требуется принципиально иная сборка. Механическая обработка везде своя; сторонней фабрики (foundry) и специфичного для резонаторов правила экспортного контроля не найдено. Концентрация сосредоточена вокруг смежных позиций: рефрижераторы Bluefors, включая импульсные трубы Cryomech G.
Роль в стеке
Требует механически изготовленных 3D-резонаторов; предоставляет моду для кот- и GKP-кодирований, двухрельсового стирания, гейтов через анциллу и дисперсионного считывания. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 2.8 µs на пути платформы с двухрельсовыми резонаторами, где четыре слоя CZ по 500 ns перекрывают проверку за ~0.4 µs D[3], и 1.44 µs на кот-пути, задан гейтами, против его измеренного цикла 2.8 µs D[5]. Верификация: показатели 25.6/34 ms получены одной группой и не воспроизведены D[2]; ошибка Паули двухрельсового CZ приведена после постселекции, а его Λ ≈ 27 получена моделированием, а не измерением SG.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Система Helium на 18 кот-мод, ~40 kW, продана GENCI | C[4] |
| D-Wave | разработчик | США | Двухрельсовые кубиты на коаксиальных резонаторах λ/4, через Quantum Circuits | D[3] |
| AWS | разработчик | США | Ocelot: пять запоминающих мод, четыре анциллы, пять буферов | D[5] |
| Nord Quantique | разработчик | Канада | Многомодовый резонаторный GKP, T1 360 µs | D[6] |
| Weizmann Institute | исследования | Израиль | Держатель рекорда резонаторной памяти | D[2] |
Деньги.
2026-01-20 · D-Wave · поглощение Quantum Circuits · $550 M · — · закрыто G
2026-08-06 · D-Wave · отчёт за 2-й квартал · 9.3 M стоимость приобретения, 2.3 M унаследованных заказов · отражено в отчётности G
2026-05-18 · Nord Quantique · капитал роста · 30 M при оценке 1.4 B · — · закрыто C[9]
Рынок и цепочка поставок. Резонаторы никто не продаёт; деньги находятся ниже по цепочке — в криостатах и усилителях. Удельная экономика не опубликована: ~40 kW у Helium на 18 мод — это показатель системы целиком C[4]. Здесь платит G3; G4 на сантиметровом масштабе не платит.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного для резонаторной моды, не найдено; патент Amazon US 11,748,652 B1 закрывает вышележащий слой G.
Дорожные карты и послужной список. Alice & Bob поставила Helium в 2026-06, как и обещала, но без данных логического уровня C[4]. D-Wave обещает DR17 (2026), DR49 (2027), DR181 (2028), 10 логических (2030), 100 логических (2032) при Λ = 10 RG. Оба поставляют в срок и откладывают те цифры, которые действительно важны.
Стратегическое прочтение. Если резонаторные моды останутся наиболее структурированным каналом ошибок в сверхпроводящей аппаратуре, их поставщики меняют качество ошибок на меньшее число физических кубитов; если планарный двухрельсовый подход или кристальный GKP выйдут на те же доли стирания, сантиметровые корпуса проиграют по плотности, и ветвь сузится до нишевой памяти.
Открытая ниша: межвендорного бюджета потерь не существует — собственная κ, потери в шве и дефазировка от анциллы, разделённые единым протоколом у разных поставщиков.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028, если работающее многомодовое устройство удержит время жизни фотона выше 1 ms; понизить оценку, если эксплуатационные времена жизни останутся около 10² µs, а планарные кубиты со стиранием сократят разрыв. Лучший случай, 2029: мультиплексированное управление, корпуса меньше сантиметра; худший — бессрочные демонстраторы с числом мод в пределах десятка. Открытые вопросы: какая доля эксплуатационной дефазировки обусловлена анциллой; опубликует ли кто-нибудь Q для корпусов λ/4? Следить за данными логического уровня Alice & Bob и за DR49.
Источники
[1] Reagor, Paik, Catelani, Sun, Axline, Holland, Pop, Masluk, Brecht, Frunzio, Devoret, Glazman, Schoelkopf (Yale) · "Reaching 10 ms single photon lifetimes for superconducting aluminum cavities" · arXiv:1302.4408 · 2013-02-18 — https://arxiv.org/abs/1302.4408
[2] Milul, Guttel, Goldblatt, Hazanov, Joshi, Chausovsky, Kahn, Çiftyürek, Lafont, Rosenblum (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time" · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
[3] Quantum Circuits / D-Wave · dual-rail cavity CZ with erasure detection · Nature 656, 47 · 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[6] Nord Quantique · single-mode GKP characterisation, T1 360 µs, logical error 8.1×10⁻³ per round · arXiv:2607.06718 · 2026-07 — https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] D-Wave · "D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc." · press release · 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[8] Chou et al. (Yale) · "Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements" · Nature Physics 20, 1454 · arXiv:2307.03169 · 2023-07-06 — https://arxiv.org/abs/2307.03169
[9] Nord Quantique · "1.4 Billion USD Valuation with Latest Investment" · BusinessWire · 2026-05-18 C — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
Открытые пункты верификации
Показатели Weizmann 25.6 ms / 34 ms получены одной группой; независимого воспроизведения по состоянию на 2026-09-04 не найдено, а материал резонатора (алюминий или ниобий) не указан ни в аннотации, ни в использованном журнальном изложении.
Для коаксиальных корпусов λ/4, применённых в двухрельсовом CZ 2026-08, добротность резонатора не публиковалась [3].
Двухрельсовые работы SUSTech выполнены на четырёх трансмонных кубитах, поэтому для данного носителя SUSTech актором не является.
Заявление Helium о «снижении требований к аппаратуре до 200×» — утверждение компании, за которым нет данных логического уровня C[4].
Fluxonium
Josephson-junction-array-shunted superconducting qubit at 0.2–1 GHz with large anharmonicity and long T1, bought at the price of a flux-bias line per qubit.
Verdict. Best two-qubit number on any superconducting carrier (99.94% CNOT, 60 ns, stable 24 days) yet nobody's product carrier as of 2026-09-04; it wins only if cold flux control arrives before transmon couplers close the gap.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A superconducting circuit shunted by a large junction-array inductance, putting the 0→1 transition at 0.2–1 GHz with gigahertz anharmonicity; Manucharyan, Koch, Glazman and Devoret, 2009. Charge dispersion vanishes.
Coordinates: fabricated carrier; deterministic entangling ~50 ns (10^-7.3 s); dispersive readout ~0.3 µs, non-destructive, mid-circuit-capable.
Static mobility; low-frequency flux control at room temperature; Pauli plus coherent error; superconducting lithography.
Physics & limits
Dielectric loss scales with ω, so T1 of 160–260 µs at ~300 MHz is routine where a transmon fights the same bath at 5 GHz D[2]. But kT/h ≈ 420 MHz at 20 mK: equilibrium leaves tens of percent in |1⟩, making active reset (~98% D[4]) mandatory. The floor is 1/f flux dephasing — T2* 20–110 µs against those T1 D[2][5] — second-order at the sweet spot and untunable. In the record CNOT the dominant term is instead coherent: off-resonant control-qubit flips, residual error below 2×10⁻⁴ D[2]. A quieter bias generated closer to the chip is what moves the floor.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2023-09-25 | CZ 99.922 ± 0.009% (RL-optimised mean) | MIT / MIT Lincoln Lab | D[1] |
| 2024-07-22 | CNOT 99.94% in 60 ns, >99.9% for 24 days uncalibrated | Maryland–EPFL–UMass–Wisconsin | D[2] |
| 2025-01-14 | Single-qubit gate 99.998% | MIT EQuS | D[3] |
| 2026-01-23 | On-chip flux-DAC control, T1 ≈ 200 µs preserved | D-Wave | D[5] |
All one- or two-qubit devices; no fluxonium lattice or QEC cycle exists as of 2026-09-04.
Manufacturing, materials & supply chain
Same Nb/Al junction lithography as transmon, inheriting its foundries and its TLS problem; record devices come from MIT Lincoln Laboratory and no merchant supplier exists. The I/O cost is drive, readout and a flux line per qubit: a fridge carries a few hundred DC bias lines, so the burden bites at 10³, and at 10⁴–10⁶ the bias must be generated cold. D-Wave flip-chips a multiplexed Φ-DAC die across a ~7 µm gap at 10 mK with no resolvable added decoherence (T1 ≈ 200 µs D[5]), key parts from NASA JPL C[6]; Shenzhen runs XY and Z down one warm line per qubit D[4]. Export exposure is generic superconducting (US EAR ECCN 3A901).
Role in the stack
A drop-in Layer-1 alternative on the superconducting path, replacing transmon where coherence beats control simplicity; nothing downstream requires it. Its 60 ns gate does not set the derived clock — dispersive readout at ~0.3 µs does, as for transmon — so fluxonium buys error, not speed. Verification: the headline numbers are RB averages on isolated pairs, blind to lattice crosstalk, flux drift and fluxon leakage, and 99.94% is unreplicated; the main report's 99.92% record D[1] is superseded by it, and 99.922% is itself an RL-optimised mean (unassisted peaks 99.85–99.9%).
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| developer | US | Absorbed Atlantic Quantum's fluxonium team; silent since | P[7] | |
| D-Wave | developer | US | On-chip Φ-DAC control of a fluxonium | D[5] |
| University of Maryland | research | US | Manucharyan-group 99.94% CNOT | D[2] |
| S Lab, Shenzhen | research | CN | Single-channel unified flux control | D[4] |
Money.
2025-10-03 · Google · acquisition of Atlantic Quantum · terms undisclosed · closed P[7]G
2025-11-06 · Atlantic Quantum · absent from QBI Stage B (11 teams, ≤ $15 M each) · DARPA · official G
2026-08-06 · D-Wave · H1-2026 revenue 5.9 M, cash 546.2 M · reported C[8]G
Market & supply chain. No commercial supply chain: transmon's kit plus cryogenic DAC/SFQ control, built only in-house (D-Wave) or at government laboratories (JPL, MIT Lincoln Laboratory) — a single point of failure on the one scalable control path. Pays for G3/G4 and G7.
IP & standards. No dated fluxonium-specific patent family found as of 2026-09-04; PatSnap's 2026-06-30 superconducting-device counts are not broken out by carrier PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G.
Roadmaps & track record. Atlantic Quantum (2025-04 · fluxonium machine under QBI · absorbed, no roadmap survives). D-Wave (2026-06-01 · DR17/DR49/DR181 · dual-rail cavity qubits, not fluxonium PG) — its fluxonium work is control IP with no product attached.
Strategic reading. The advantage over a good transmon is thin — Toshiba's double-transmon coupler gives CZ 99.90% in 48 ns D[9] — so fluxonium wins only if cold flux control lands first. Then cryogenic-control vendors and die-bonding capacity capture the value and power sits with the control-chip supplier, not the qubit fab.
Open niche: the open QCVV job is flux-DAC-induced error — quantisation noise, switching crosstalk into neighbours, drift of the cold bias — invisible in the single-qubit RB numbers D-Wave and Shenzhen publish; a vendor-neutral protocol would serve every flux-tunable platform.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027: a ≥ 4-qubit fluxonium under on-chip flux control with published two-qubit RB, or a replication of 99.94%; demote if neither appears. Best case 2029: 2Q error near 10⁻⁴ cuts the surface-code budget for a given Λ; worst case, switching noise from the control die eats the coherence advantage. Does the flux-noise floor survive multiplexing? Can 0.2–1 GHz readout reach 99.5% in a lattice? What became of the Atlantic Quantum team?
Sources
[1] Ding, Hays, Sung, Kannan, … Serniak, Oliver (MIT / MIT Lincoln Laboratory), "High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler", Phys. Rev. X 13, 031035, 2023-09-25 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035
[2] Lin, Cho, Chen, Vavilov, Wang, Manucharyan (Maryland, Wisconsin, UMass Amherst, EPFL), "24 days-stable CNOT-gate on fluxonium qubits with over 99.9% fidelity", PRX Quantum 6, 010349 (2025); arXiv:2407.15783, 2024-07-22 — https://arxiv.org/abs/2407.15783
[3] MIT News, "Fast control methods enable record-setting fidelity in superconducting qubit" (MIT EQuS, "Suppressing Counter-Rotating Errors for Fast Single-Qubit Gates with Fluxonium", PRX Quantum), 2025-01-14 — https://news.mit.edu/2025/fast-control-methods-enable-record-setting-fidelity-superconducting-qubit-0114
[4] Pan, Wang, Zhou, Deng, Wang et al. (S Lab, Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area), "Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits", arXiv:2605.25948, 2026-05-26 — https://arxiv.org/html/2605.25948v1
[5] D-Wave, whitepaper 14-1090A-A, "Digital Control of High-Coherence Fluxonium Qubits", 2026-01-23 C — https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf
[6] D-Wave, "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits", press release, 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[7] The Quantum Insider, "Atlantic Quantum Joins Google Quantum AI", 2025-10-03 P — https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
[8] D-Wave, Q2-2026 financial results, 2026-08-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[9] Toshiba, double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns, Phys. Rev. X 14, 041050 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050
Open verification items
Gate duration of the 99.922% MIT CZ: the graph record says 50 ns; the PRX abstract states none. Unresolved.
The PRX Quantum publication date of source [2] was not confirmed (volume/article number only); the arXiv date is used.
D-Wave quotes 200 bias wires (2026-01-06) and ~300 bias lines (2026-01-23) for the same annealer scheme; unreconciled G.
No fluxonium-specific patent family with a date was found.
Флаксониум
Сверхпроводящий кубит, зашунтированный массивом джозефсоновских переходов, с частотой 0.2–1 GHz, большой ангармоничностью и длинным T1, купленными ценой отдельной линии потокового смещения на каждый кубит.
Вердикт. Лучший двухкубитный показатель среди всех сверхпроводящих носителей (CNOT 99.94%, 60 ns, стабильность 24 дня), но по состоянию на 2026-09-04 ни у кого не является продуктовым носителем; он выигрывает только если холодное управление потоком появится раньше, чем трансмонные элементы связи (каплеры) закроют разрыв.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Сверхпроводящая схема, зашунтированная большой индуктивностью массива переходов, что уводит переход 0→1 в диапазон 0.2–1 GHz при гигагерцевой ангармоничности; Manucharyan, Koch, Glazman и Devoret, 2009. Зарядовая дисперсия обращается в нуль.
Координаты: изготавливаемый носитель; детерминированное запутывание ~50 ns (10^-7.3 s); дисперсионное считывание ~0.3 µs, неразрушающее, с возможностью внутрисхемного (mid-circuit) применения.
Статическая подвижность; низкочастотное управление потоком при комнатной температуре; ошибки Паули плюс когерентные; сверхпроводящая литография.
Физика и пределы
Диэлектрические потери растут с ω, поэтому T1 в 160–260 µs на ~300 MHz — рутина там, где трансмон борется с той же ванной на 5 GHz D[2]. Но при 20 mK kT/h ≈ 420 MHz: равновесие оставляет десятки процентов населённости в |1⟩, что делает активный сброс (~98% D[4]) обязательным. Предел задаёт потоковая дефазировка типа 1/f — T2* 20–110 µs против указанных T1 D[2][5], — второго порядка в «сладкой точке» и не поддающаяся подстройке. В рекордном CNOT доминирует, наоборот, когерентный член: нерезонансные перевороты управляющего кубита, остаточная ошибка ниже 2×10⁻⁴ D[2]. Предел сдвигает более тихое смещение, формируемое ближе к кристаллу.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2023-09-25 | CZ 99.922 ± 0.009% (среднее при оптимизации методами RL) | MIT / MIT Lincoln Lab | D[1] |
| 2024-07-22 | CNOT 99.94% за 60 ns, >99.9% в течение 24 дней без перекалибровки | Maryland–EPFL–UMass–Wisconsin | D[2] |
| 2025-01-14 | Однокубитный гейт 99.998% | MIT EQuS | D[3] |
| 2026-01-23 | Кристальное управление потоковым ЦАП, T1 ≈ 200 µs сохранён | D-Wave | D[5] |
Всё это одно- или двухкубитные устройства; по состоянию на 2026-09-04 ни решётки на флаксониумах, ни цикла QEC не существует.
Производство, материалы и цепочка поставок
Та же литография переходов Nb/Al, что и у трансмона, с наследованием его фабрик и его проблемы TLS; рекордные образцы приходят из MIT Lincoln Laboratory, коммерческого поставщика не существует. Цена по вводу-выводу — возбуждение, считывание и линия потока на каждый кубит: криостат несёт несколько сотен линий постоянного смещения, поэтому нагрузка начинает кусаться на 10³, а на 10⁴–10⁶ смещение обязано формироваться в холоде. D-Wave монтирует методом flip-chip кристалл с мультиплексированным Φ-ЦАП через зазор ~7 µm при 10 mK без различимой добавочной декогеренции (T1 ≈ 200 µs D[5]), ключевые части поступают от NASA JPL C[6]; Shenzhen пропускает XY и Z по одной тёплой линии на кубит D[4]. Экспозиция по экспортному контролю общая для сверхпроводников (US EAR ECCN 3A901).
Роль в стеке
Прямая замена на слое 1 в рамках сверхпроводящего пути платформы: вытесняет трансмон там, где когерентность важнее простоты управления; ничто ниже по стеку его не требует. Его гейт длительностью 60 ns производный такт не задаёт — такт задаёт дисперсионное считывание за ~0.3 µs, как и у трансмона, — так что флаксониум покупает ошибку, а не скорость. Верификация: заголовочные цифры суть средние по RB на изолированных парах, слепые к перекрёстным наводкам в решётке, дрейфу потока и утечке (leakage) флюксонов, и 99.94% не воспроизведены; рекорд 99.92% D[1], фигурировавший в основном отчёте, ими перекрыт, а сами 99.922% — это среднее при оптимизации методами RL (без такой помощи пики составляют 99.85–99.9%).
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| разработчик | США | Поглотила команду по флаксониуму из Atlantic Quantum; с тех пор молчит | P[7] | |
| D-Wave | разработчик | США | Кристальное управление флаксониумом через Φ-ЦАП | D[5] |
| University of Maryland | исследования | США | CNOT 99.94% в группе Manucharyan | D[2] |
| S Lab, Shenzhen | исследования | Китай | Единая одноканальная архитектура управления потоком | D[4] |
Деньги.
2025-10-03 · Google · приобретение Atlantic Quantum · условия не раскрыты · закрыто P[7]G
2025-11-06 · Atlantic Quantum · отсутствует среди отобранных на этап B QBI (11 команд, ≤ $15 M на каждую) · DARPA · официально G
2026-08-06 · D-Wave · выручка за 1-е полугодие 2026 5.9 M, денежные средства 546.2 M · отражено в отчётности C[8]G
Рынок и цепочка поставок. Коммерческой цепочки поставок нет: оснастка трансмона плюс криогенное управление на ЦАП/SFQ, изготавливаемое только собственными силами (D-Wave) или в государственных лабораториях (JPL, MIT Lincoln Laboratory), — единая точка отказа на единственном масштабируемом пути управления. Платит за G3/G4 и G7.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного для флаксониума, по состоянию на 2026-09-04 не найдено; подсчёты PatSnap по сверхпроводниковым приборам от 2026-06-30 не разбиты по носителям PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G.
Дорожные карты и послужной список. Atlantic Quantum (2025-04 · машина на флаксониумах в рамках QBI · поглощена, дорожная карта не сохранилась). D-Wave (2026-06-01 · DR17/DR49/DR181 · двухрельсовые резонаторные кубиты, а не флаксониум PG) — её работы по флаксониуму суть ИС на управление, к которой не привязан продукт.
Стратегическое прочтение. Преимущество над хорошим трансмоном невелико — двойной трансмонный каплер Toshiba даёт CZ 99.90% за 48 ns D[9], — поэтому флаксониум выигрывает лишь при условии, что холодное управление потоком появится первым. Тогда стоимость захватывают поставщики криогенного управления и мощности по сборке кристаллов, а сила оказывается на стороне поставщика управляющего чипа, а не фабрики кубитов.
Открытая ниша: открытая задача QCVV — ошибка, вносимая потоковым ЦАП: шум квантования, коммутационные наводки на соседей, дрейф холодного смещения, — невидимая в однокубитных показателях RB, которые публикуют D-Wave и Shenzhen; вендоронейтральный протокол пригодился бы каждой платформе с перестройкой по потоку.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027: флаксониум на ≥ 4 кубита под кристальным управлением потоком с опубликованными двухкубитными RB либо воспроизведение 99.94%; понизить оценку, если не появится ни того, ни другого. Лучший случай, 2029: двухкубитная ошибка около 10⁻⁴ сокращает бюджет поверхностного кода при заданном Λ; худший — коммутационный шум с управляющего кристалла съедает выигрыш по когерентности. Переживёт ли предел по потоковому шуму мультиплексирование? Способно ли считывание в диапазоне 0.2–1 GHz достичь 99.5% в решётке? Что стало с командой Atlantic Quantum?
Источники
[1] Ding, Hays, Sung, Kannan, … Serniak, Oliver (MIT / MIT Lincoln Laboratory), "High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler", Phys. Rev. X 13, 031035, 2023-09-25 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035
[2] Lin, Cho, Chen, Vavilov, Wang, Manucharyan (Maryland, Wisconsin, UMass Amherst, EPFL), "24 days-stable CNOT-gate on fluxonium qubits with over 99.9% fidelity", PRX Quantum 6, 010349 (2025); arXiv:2407.15783, 2024-07-22 — https://arxiv.org/abs/2407.15783
[3] MIT News, "Fast control methods enable record-setting fidelity in superconducting qubit" (MIT EQuS, "Suppressing Counter-Rotating Errors for Fast Single-Qubit Gates with Fluxonium", PRX Quantum), 2025-01-14 — https://news.mit.edu/2025/fast-control-methods-enable-record-setting-fidelity-superconducting-qubit-0114
[4] Pan, Wang, Zhou, Deng, Wang et al. (S Lab, Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area), "Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits", arXiv:2605.25948, 2026-05-26 — https://arxiv.org/html/2605.25948v1
[5] D-Wave, whitepaper 14-1090A-A, "Digital Control of High-Coherence Fluxonium Qubits", 2026-01-23 C — https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf
[6] D-Wave, "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits", press release, 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[7] The Quantum Insider, "Atlantic Quantum Joins Google Quantum AI", 2025-10-03 P — https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
[8] D-Wave, Q2-2026 financial results, 2026-08-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[9] Toshiba, double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns, Phys. Rev. X 14, 041050 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050
Открытые пункты верификации
Длительность гейта для CZ 99.922% от MIT: запись графа указывает 50 ns; в аннотации PRX она не приведена. Не разрешено.
Дата публикации источника [2] в PRX Quantum не подтверждена (есть только том и номер статьи); используется дата arXiv.
D-Wave приводит 200 проводов смещения (2026-01-06) и ~300 линий смещения (2026-01-23) для одной и той же схемы отжигателя; расхождение не устранено G.
Патентного семейства с датой, специфичного для флаксониума, не найдено.
rf-SQUID flux qubit (annealer)
Superconducting double-well loop used as a programmable Ising spin in D-Wave's annealers; no gate set, no code.
Verdict. No D-Wave beyond-classical claim has survived rebuttal as of 4 Sep 2026; falsified if one holds through 2028, confirmed as sampler-not-solver if erosion repeats.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A superconducting loop with a compound Josephson junction: flux bias sets barrier and tilt; the two circulating-current states are an Ising spin. D-Wave's line, D-Wave One (2011) through Advantage2 (GA 2025-05-20: 4,400+ qubits, Zephyr degree-20, 12.5 kW) P[1], rests on it. No gate set, only a programmable transverse-field Ising Hamiltonian, sampled.
Fabricated carrier; ~3 ns characteristic time, no deterministic entangling operation; dispersive readout ~1 µs, non-destructive, not mid-circuit.
Degree-20 coupling; low-frequency flux control at mK; Pauli plus coherent error; superconducting lithography.
Physics & limits
Tunnelling amplitude and persistent current set the well. Landau–Zener demands a sweep slow against the square of the minimum gap, which for hard instances closes exponentially in size: the first floor is combinatorial, not material. The thermal floor binds sooner: at 15–20 mK kT is a few hundred MHz, so below that gap the chip equilibrates with its bath and emits a quasi-Boltzmann sample, not a ground state. 1/f flux noise dephases in the energy eigenbasis, making diabatic loss indistinguishable from a hard gap. Colder stages, larger persistent current or nanosecond quenches move the floor.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2021-09 | Zephyr topology, degree 20 | D-Wave | G |
| 2025-03 | Beyond-classical claim — quench dynamics, not optimisation | D-Wave | D[2] |
| 2025-05-20 | Advantage2 GA: 4,400+ qubits, 12.5 kW | D-Wave | P[1] |
| 2025–26 | Eroded by belief-propagation tensor networks; t-VMC | Tindall et al.; Mauron & Carleo | D[3]; D[4] |
Dominant error: thermal excitation near the minimum gap.
Manufacturing, materials & supply chain
Nb/Al multilayer superconducting lithography, the transmon fabs' family. The FY2024 10-K cites third-party foundries with a demonstrated second source; EDGAR returns nine SkyWater mentions in D-Wave 10-Ks 2023–26 G, and SkyWater is IonQ-owned since 2026-07-31 G — that source sits inside a competitor. The real asset is I/O: multiplexed on-chip flux DACs hold room-temperature line count at O(100) for tens of thousands of qubits and couplers, versus O(qubits) for gate machines — though D-Wave quotes 200 bias wires (2026-01-06) and ~300 (whitepaper, 2026-01-23), unreconciled CG. The wall at 10⁴–10⁶ spins is minor-embedding overhead and the 12.5 kW cryoplant, not wiring. ECCN 4A906 keys on two-qubit gate error, undefined here; 3A904 refrigerators bite instead G[9].
Role in the stack
Serves the annealing path only and feeds no gate-model path: D-Wave's gate roadmap runs on acquired Quantum Circuits dual-rail hardware, a different carrier CG. The transfer runs the other way: the flux-DAC chip now drives fluxonium, key parts made at NASA JPL C[10]. No derived clock applies, nor randomized benchmarking or quantum volume, so every headline is time-to-solution against a classical solver. The March 2025 claim was eroded within weeks [3][4]; D-Wave's counter (arXiv:2508.15759) inverts the burden, using the QPU as ground truth to argue tensor-network scaling extrapolations are unreliable P[5]. Unresolved as of 4 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave Quantum | developer | US/Canada | Sole annealer vendor; Advantage2, Leap | C[8] |
| US Dept of Commerce | investor | US | $100 M CHIPS letter of intent | G |
| Anduril Industries | user | US | Stride solver on Advantage2 | PG |
| Florida Atlantic University | user | US | $20 M campus Advantage2 | P[6] |
| NASA JPL | supplier | US | Made flux-DAC chip parts | C[10] |
Money. 2026-01-20 · D-Wave · M&A, Quantum Circuits · 550 M USD · closed CG. 2026-01-27 · FAU sale · 20 M USD · announced P[6]. 2026-01-27 · QCaaS, Fortune 100 · 10 M USD · announced C[7]. 2026-05-21 · CHIPS LOI · 100 M USD · Commerce · non-binding G. 2026-08-06 · H1-2026 · revenue 5.9 M (−67% YoY), bookings 35.5 M (+1,120%), RPO $40.7 M · reported C[8].
Market & supply chain. One vendor, one carrier, one cryoplant class; foundry capacity shared with gate-model lines. Only G1 and parts of G5 pay for it; G3/G4 cannot, absent a code layer.
IP & standards. 975 D-Wave quantum patent families as of 2026-06-30 PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G; no annealing-specific litigation or standard found.
Roadmaps & track record. (2025-05 · for 2029/2031 · 20,000 then 100,000 qubits · open) R[8]. Scale milestones land on schedule; claims do not survive classical solvers; revenue collapsed while bookings and RPO rose, so monetisation is deferred, not lost.
Strategic reading. D-Wave wins if buyers keep paying for good-enough sampling on cheap I/O, loses if error-mitigated gate machines take the optimisation budget — which is why it bought a gate carrier. Pricing power over customers, none over foundries.
Open niche: Auditing annealer claims needs no vendor access: published instances and open solvers suffice. The ownable question is whether output at quoted anneal times is a coherent quench or a quasi-Boltzmann sample.
Outlook & open questions
Confirm if a claim on a scientifically posed instance class survives a classical round through 2027; demote if erosion repeats. Best case 2029: 20,000 qubits and a defended claim; worst case, the line freezes at Advantage2 while the gate pivot absorbs the cash. Open: does any instance resist belief propagation and t-VMC?
Sources
[1] The Quantum Insider — "D-Wave Announces General Availability of Advantage2 Quantum Computer" — trade press P — 2025-05-20 — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/
[2] King et al. (D-Wave) — "Beyond-classical computation in quantum simulation" — arXiv, published Science Mar 2025 — 2024-03-01 — https://arxiv.org/abs/2403.00910
[3] Tindall, Mortier, Stoudenmire et al. — belief-propagation tensor-network simulation of the D-Wave instances — arXiv, published Science May 2026 — 2025-03-07 — https://arxiv.org/abs/2503.05693
[4] Mauron & Carleo — t-VMC simulation of quantum annealing dynamics — arXiv — 2025-03-11 — https://arxiv.org/abs/2503.08247
[5] Nocera, Raymond, Bernoudy, Amin, King (D-Wave/UBC) — "Evaluating classical simulations with a quantum processor" — arXiv P — 2025-08-21 — https://arxiv.org/abs/2508.15759
[6] Quantum Computing Report — "D-Wave Announces HQ Relocation, 20M System Sale, 10M Fortune 100 Deal, and Dual-Platform Advancements" — trade press P — 2026-01-27 — https://quantumcomputingreport.com/d-wave-announces-hq-relocation-20m-system-sale-and-defense-performance-breakthroughs/
[7] D-Wave Quantum — "$10 Million, Two-Year Enterprise QCaaS Agreement with a Fortune 100 Company" — company newsroom C — 2026-01-27 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-announces-10-million-two-year-enterprise-qcaas-agreement-with-fortune-100-company/
[8] D-Wave Quantum — "D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results" — company newsroom C — 2026-08-06 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[9] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) — Federal Register — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[10] D-Wave Quantum — "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits" — company newsroom C — 2026-01-06 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
Open verification items
Bias-wire count: 200 (release 2026-01-06) vs ~300 (whitepaper 14-1090A-A, 2026-01-23) — unreconciled; the whitepaper figure is tied to a described array. Exact scope of the SkyWater relationship in D-Wave's 10-Ks (nine hits, sentences not extracted). Identity of the Fortune-100 QCaaS customer and of the defence end-customer behind the Anduril/Davidson study. Whether an annealer falls inside ECCN 4A906 when the threshold is stated in two-qubit gate error — no ruling found.
Потоковый кубит на рч-СКВИДе (отжигатель)
Сверхпроводящая петля с двухъямным потенциалом, используемая как программируемый изинговский спин в отжигателях D-Wave; ни набора гейтов, ни кода.
Вердикт. Ни одно заявление D-Wave о превосходстве над классическими методами не выдержало опровержения по состоянию на 4 сентября 2026 г.; фальсифицируется, если какое-либо устоит до конца 2028 года, и подтверждается как «сэмплер, а не решатель», если размывание повторится.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Сверхпроводящая петля с составным джозефсоновским переходом: смещение по потоку задаёт высоту барьера и наклон; два состояния циркулирующего тока и есть изинговский спин. На нём стоит вся линейка D-Wave, от D-Wave One (2011) до Advantage2 (общая доступность 2025-05-20: 4,400+ кубитов, топология Zephyr степени 20, 12.5 kW) P[1]. Набора гейтов нет, есть только программируемый изинговский гамильтониан с поперечным полем, из которого берут выборки.
Носитель изготовлен; характерное время ~3 ns, детерминированной запутывающей операции нет; дисперсионное считывание ~1 µs, неразрушающее, но не внутрисхемное (mid-circuit).
Связность степени 20; низкочастотное управление потоком при милликельвинах; ошибка паулиевского типа плюс когерентная; сверхпроводниковая литография.
Физика и пределы
Яму задают амплитуда туннелирования и незатухающий ток. Ландау — Зинер требует развёртки, медленной по сравнению с квадратом минимальной щели, а та для трудных экземпляров закрывается экспоненциально по размеру: первый пол комбинаторный, а не материальный. Тепловой пол связывает раньше: при 15–20 mK величина kT составляет несколько сотен MHz, поэтому ниже такой щели чип приходит в равновесие со своим термостатом и выдаёт квазибольцмановскую выборку, а не основное состояние. Потоковый шум 1/f дефазирует в собственном энергетическом базисе, делая диабатические потери неотличимыми от жёсткой щели. Сдвигают этот пол более холодные ступени, больший незатухающий ток или наносекундные закалки.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2021-09 | Топология Zephyr, степень 20 | D-Wave | G |
| 2025-03 | Заявление о превосходстве над классическими методами — динамика закалки, а не оптимизация | D-Wave | D[2] |
| 2025-05-20 | Общая доступность Advantage2: 4,400+ кубитов, 12.5 kW | D-Wave | P[1] |
| 2025–26 | Размыто тензорными сетями с распространением доверия (belief propagation); t-VMC | Tindall et al.; Mauron & Carleo | D[3]; D[4] |
Доминирующая ошибка: тепловое возбуждение вблизи минимальной щели.
Производство, материалы и цепочка поставок
Сверхпроводниковая литография по многослойной системе Nb/Al — то же семейство, что и у фабрик, делающих трансмоны. Отчёт 10-K за FY2024 называет сторонние фабрики (foundry) с продемонстрированным вторым источником; EDGAR даёт девять упоминаний SkyWater в отчётах 10-K компании D-Wave за 2023–26 гг. G, а SkyWater с 2026-07-31 принадлежит IonQ G — то есть этот источник находится внутри конкурента. Настоящий актив — это ввод-вывод: мультиплексированные потоковые ЦАП на кристалле удерживают число комнатнотемпературных линий на уровне O(100) для десятков тысяч кубитов и элементов связи (каплеров), против O(кубитов) у гейтовых машин, — хотя D-Wave называет 200 проводов смещения (2026-01-06) и ~300 (техническая записка, 2026-01-23), не согласуя эти цифры CG. Стеной на 10⁴–10⁶ спинов оказываются накладные расходы на вложение минора и криоустановка на 12.5 kW, а вовсе не разводка. ECCN 4A906 привязан к ошибке двухкубитного гейта, которая здесь не определена; вместо него кусается 3A904 по рефрижераторам G[9].
Роль в стеке
Обслуживает только путь отжига и не питает ни одного гейтового пути платформы: гейтовая дорожная карта D-Wave строится на приобретённом железе Quantum Circuits с двухрельсовым кодированием, то есть на другом носителе CG. Перенос идёт в обратную сторону: чип потоковых ЦАП теперь управляет флаксониумом, ключевые части изготовлены в NASA JPL C[10]. Ни производный такт неприменим, ни рандомизированный бенчмаркинг, ни квантовый объём, поэтому каждый заголовок сводится ко времени до решения в сравнении с классическим решателем. Заявление марта 2025 года было размыто за считаные недели [3][4]; контрдовод D-Wave (arXiv:2508.15759) переворачивает бремя доказывания, используя QPU как эталон истины, чтобы показать ненадёжность экстраполяций масштабирования тензорных сетей P[5]. По состоянию на 4 сентября 2026 г. спор не разрешён.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave Quantum | разработчик | США/Канада | Единственный поставщик отжигателей; Advantage2, Leap | C[8] |
| US Dept of Commerce | инвестор | США | Письмо о намерениях CHIPS на $100 M | G |
| Anduril Industries | пользователь | США | Решатель Stride на Advantage2 | PG |
| Florida Atlantic University | пользователь | США | Кампусный Advantage2 за $20 M | P[6] |
| NASA JPL | поставщик | США | Изготовили части чипа потоковых ЦАП | C[10] |
Деньги. 2026-01-20 · D-Wave · сделка M&A, Quantum Circuits · 550 M USD · закрыта CG. 2026-01-27 · продажа FAU · 20 M USD · объявлено P[6]. 2026-01-27 · QCaaS, компания из Fortune 100 · 10 M USD · объявлено C[7]. 2026-05-21 · письмо о намерениях CHIPS · 100 M USD · Commerce · без обязательств G. 2026-08-06 · первое полугодие 2026 · выручка 5.9 M (−67% г/г), законтрактовано 35.5 M (+1,120%), RPO $40.7 M · отчётность C[8].
Рынок и цепочка поставок. Один поставщик, один носитель, один класс криоустановки; мощности фабрики делятся с гейтовыми линиями. Платят за это только G1 и часть G5; G3/G4 не могут — за отсутствием слоя кода.
ИС и стандарты. 975 патентных семейств D-Wave по квантовой тематике по состоянию на 2026-06-30 PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G; ни судебных споров, ни стандартов, специфичных для отжига, не обнаружено.
Дорожные карты и послужной список. (2025-05 · на 2029/2031 гг. · 20,000, затем 100,000 кубитов · открыто) R[8]. Вехи по масштабу выполняются в срок; заявления не переживают встречи с классическими решателями; выручка обвалилась, тогда как законтрактованный объём и RPO выросли, то есть монетизация отложена, а не потеряна.
Стратегическое прочтение. D-Wave выигрывает, если покупатели продолжат платить за «достаточно хорошую» выборку на дешёвом вводе-выводе, и проигрывает, если гейтовые машины со смягчением ошибок заберут бюджет на оптимизацию, — потому компания и купила гейтовый носитель. Ценовая власть над клиентами есть, над фабриками — никакой.
Открытая ниша: Аудит заявлений об отжигателях не требует доступа к оборудованию поставщика: достаточно опубликованных экземпляров задач и открытых решателей. Присваиваемый вопрос звучит так: является ли выход при заявленных временах отжига когерентной закалкой или квазибольцмановской выборкой.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение, если заявление на научно поставленном классе экземпляров переживёт классический раунд до конца 2027 года; понижение, если размывание повторится. Лучший случай к 2029: 20,000 кубитов и отстоянное заявление; худший — линейка замерзает на Advantage2, а гейтовый разворот съедает деньги. Открытый вопрос: найдётся ли класс экземпляров, устойчивый и к распространению доверия, и к t-VMC?
Источники
[1] The Quantum Insider — "D-Wave Announces General Availability of Advantage2 Quantum Computer" — trade press P — 2025-05-20 — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/
[2] King et al. (D-Wave) — "Beyond-classical computation in quantum simulation" — arXiv, published Science Mar 2025 — 2024-03-01 — https://arxiv.org/abs/2403.00910
[3] Tindall, Mortier, Stoudenmire et al. — belief-propagation tensor-network simulation of the D-Wave instances — arXiv, published Science May 2026 — 2025-03-07 — https://arxiv.org/abs/2503.05693
[4] Mauron & Carleo — t-VMC simulation of quantum annealing dynamics — arXiv — 2025-03-11 — https://arxiv.org/abs/2503.08247
[5] Nocera, Raymond, Bernoudy, Amin, King (D-Wave/UBC) — "Evaluating classical simulations with a quantum processor" — arXiv P — 2025-08-21 — https://arxiv.org/abs/2508.15759
[6] Quantum Computing Report — "D-Wave Announces HQ Relocation, 20M System Sale, 10M Fortune 100 Deal, and Dual-Platform Advancements" — trade press P — 2026-01-27 — https://quantumcomputingreport.com/d-wave-announces-hq-relocation-20m-system-sale-and-defense-performance-breakthroughs/
[7] D-Wave Quantum — "$10 Million, Two-Year Enterprise QCaaS Agreement with a Fortune 100 Company" — company newsroom C — 2026-01-27 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-announces-10-million-two-year-enterprise-qcaas-agreement-with-fortune-100-company/
[8] D-Wave Quantum — "D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results" — company newsroom C — 2026-08-06 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[9] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) — Federal Register — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[10] D-Wave Quantum — "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits" — company newsroom C — 2026-01-06 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
Открытые пункты верификации
Число проводов смещения: 200 (релиз от 2026-01-06) против ~300 (техническая записка 14-1090A-A, 2026-01-23) — не согласовано; цифра из записки привязана к описанному в ней массиву. Точный характер отношений со SkyWater в отчётах 10-K компании D-Wave (девять совпадений, предложения не извлечены). Личность заказчика QCaaS из Fortune 100 и оборонного конечного заказчика, стоящего за исследованием Anduril/Davidson. Подпадает ли отжигатель под ECCN 4A906, когда порог сформулирован через ошибку двухкубитного гейта, — соответствующего разъяснения не найдено.
Squeezed light mode (CV)
A continuous-variable optical mode with one quadrature below vacuum noise; the carrier for GKP and cluster-state photonics, where integration loss, not nonlinearity, sets the ceiling.
Verdict. Real: 1.4 dB directly measured on TFLN, 15 dB in bulk optics. Unproven: GKP effective squeezing beyond 0.62 dB on chip against ~9.75 dB needed. Demote if no on-chip GKP figure above 2 dB by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An optical mode whose vacuum fluctuations are redistributed between conjugate quadratures by parametric down-conversion in a χ⁽²⁾ medium: one quadrature drops below vacuum noise, the other rises. Predicted in the 1970s, first observed in 1985; the lineage that matters is waveguide squeezers feeding CV cluster states and GKP encoding. Coordinates: flying carrier, heralded generation at ~1 µs; readout by single-photon detection at ~10 ns, destructive, not mid-circuit; electro-optic room-temperature control, Gaussian-plus-loss errors, photonic-IC fabrication.
Physics & limits
Squeezing is a loss thermometer: the medium can produce arbitrarily strong quadrature reduction, but every dB of loss between generation and detection pulls the measured value toward vacuum, so the number describes the optical path, not the squeezer. Hence 15 dB in bulk optics D[2] against 1.4 dB measured on chip, over 10 dB once a 4 dB homodyne loss budget is subtracted D[5]. Do not conflate raw quadrature squeezing with the effective squeezing of a GKP grid state, which folds in non-Gaussian preparation fidelity as well as loss: fault tolerance prices the latter at ~9.75 dB against 0.62 dB on chip D[1]. Only lower loss, better coupling and higher detection efficiency move it.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2016 | 15 dB squeezing, bulk optics | Vahlbruch et al., Hannover | D[2] |
| 2025-06 | On-chip GKP effective squeezing 0.62 dB vs ~9.75 dB required | Xanadu | D[1] |
| 2025-08 | 1.4 dB measured on poled TFLN, >10 dB inferred at 62 mW pump | Shi et al. | D[5] |
| 2026-08 | Loss 24.1× above threshold, 1.0× targeted 2030 | Xanadu | R[3]G |
The on-chip-to-bulk gap is ~13 dB, the GKP gap ~9 dB.
Manufacturing, materials & supply chain
Squeezers ride the CV photonic-IC line — SiN and thin-film lithium niobate with periodic poling. Merchant TFLN supply is thin: HyperLight (USD 37 M Series B, 2024-09) and Lightium (USD 7 M seed) PG, plus the PIXEurope pilot line G. Xanadu builds rather than buys; no cost per squeezer is public. Poling uniformity and waveguide loss are the yield-limiting defects, both acting on the headline dB. I/O is one pump and one homodyne chain per mode plus phase locking; Aurora ran 35 chips at 12 modes on a 1 MHz cycle D[4]. At 10³ modes the wall is pump distribution and phase stability; at 10⁴–10⁶, detector and DAC channel count. No ECCN names squeezers; 4A906 catches the machine G.
Role in the stack
Requires a photonic-IC foundry; provides the modes for CV Gaussian gates with GKP-assisted non-Gaussian operations and for GKP grid encoding on Xanadu's path. It replaces discrete photons as carrier — DV trades erasure-dominated errors for Gaussian-plus-loss ones, and switching costs the whole detector chain. Squeezing level sets the error floor of every CV operation, bounding the derived clock indirectly rather than contributing a gate time. Verification: 0.62 dB is single-source and unreplicated; the independent TFLN result measures raw squeezing, and its ">10 dB" is inferred by subtracting detection loss D[5].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | developer | CA | Only actor fielding on-chip CV/GKP systems | D[1] |
| HyperLight, Lightium | supplier | US, CH | TFLN chips and foundry service | PG |
| DARPA | investor | US | QBI Stage B, up to USD 15 M | G |
| Government of Canada | investor | CA | CAD 195 M, Toronto factory | G |
Money.
2025-11-06 · Xanadu · DARPA QBI Stage B · up to USD 15 M · announced G
2026-03-26 · Xanadu · SPAC with Crane Harbor · ~USD 302 M gross, ~40% below plan · closed CG
2026-08-28 · Xanadu · Canadian factory funding · CAD 195 M · confirmed G
Market & supply chain. No merchant squeezer exists; upstream the tradable goods are TFLN wafers and poling from two small vendors — concentration risk for anyone not vertically integrated. Only G3/G4 pay for squeezing quality.
IP & standards. No dated patent family specific to on-chip squeezers as of 4 Sep 2026, and no standard defines how effective squeezing is reported.
Roadmaps & track record. (2026-08-31 · loss 24.1× → 1.0× by 2030 · not due); (2026-08-31 · 200 logical qubits by 2029 · not due). Good disclosure record, but every squeezing promise is forward-dated.
Strategic reading. Squeezing quality, not mode count, gates the CV bet: if the on-chip GKP figure does not move, the 2030 target fails and CV loses to DV fusion, having no alternative carrier. If it moves, TFLN and poling suppliers become strategic.
Open niche: a standardised homodyne benchmark for effective squeezing, raw and loss-corrected reported apart, is a clean QCVV product.
Outlook & open questions
Confirm by 2028: on-chip GKP effective squeezing above 2 dB with its loss budget; demote if still below 1 dB. Best case 2029: a second group publishes a competing GKP figure. Worst case: integration loss pins it near 1 dB and CV/GKP stays a research path. Open: does loss fall as the roadmap claims; can poled TFLN reach GKP-grade fidelity.
Sources
[1] Xanadu, "Generation of a squeezed GKP state on an integrated photonic chip," Nature, 2025-06 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[2] Vahlbruch, Mehmet, Danzmann, Schnabel, "Detection of 15 dB squeezed states of light," Phys. Rev. Lett. 117, 110801, 2016 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.110801
[3] Xanadu, "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031," GlobeNewswire C, 2026-08-31 — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[4] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature, 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[5] Shi, Baiju, Chen, Mohanraj, Wang, Dhyani, Shajilal, Zhao, Yang, Li, Wu, Hao, Leong, Lam, Zhu, "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides," Nanophotonics / arXiv:2508.08599, 2025-08-12 (v2 2025-10-29) — https://arxiv.org/abs/2508.08599
[6] optics.org P, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash," 2024-09 — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash
[7] imec / European Commission, PIXEurope pilot-line selection, 2024-11-24 — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
Open verification items
An independent on-chip squeezing number does exist: Shi et al. report 1.4 dB measured on PPLN TFLN [5]. What remains single-source is the GKP effective squeezing of 0.62 dB (Xanadu only).
The ">10 dB" TFLN figure is loss-corrected, not measured, and is stated at one pump power; it is not comparable with the 15 dB bulk-optics measurement.
The ~9.75 dB fault-tolerance requirement comes from the graph record's fact-checked entry; the main report rounds it to ~10 dB. No conflict of substance, but no single primary source could be consulted directly (nature.com returned 502 on 4 Sep 2026).
The "since 2012" front-matter year comes from the graph record and is not anchored to a specific paper.
Xanadu's CAD 195 M and USD 686 M figures both come from the 2026-08-31 release, not an audited filing.
Мода сжатого света (CV)
Оптическая мода в непрерывных переменных, у которой одна квадратура лежит ниже уровня вакуумного шума; носитель для GKP и кластерной фотоники, где потолок задают потери интеграции, а не нелинейность.
Вердикт. Реально: 1.4 дБ, непосредственно измеренные на TFLN, и 15 дБ в объёмной оптике. Не доказано: эффективное сжатие GKP выше 0.62 дБ на кристалле против требуемых ~9.75 дБ. Понизить в ранге, если к 2028 году не появится показатель GKP на кристалле выше 2 дБ.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Оптическая мода, у которой вакуумные флуктуации перераспределены между сопряжёнными квадратурами за счёт параметрического преобразования с понижением частоты в среде с χ⁽²⁾: одна квадратура опускается ниже уровня вакуумного шума, вторая поднимается выше. Предсказана в 1970-е годы, впервые наблюдалась в 1985-м; значимая линия происхождения — волноводные сжиматели, питающие кластерные состояния в непрерывных переменных и кодирование GKP. Координаты: летящий носитель, геральдированная (heralded) генерация за ~1 мкс; считывание однофотонным детектированием за ~10 нс, разрушающее, не внутрисхемное (mid-circuit); электрооптическое управление при комнатной температуре, ошибки гауссова типа плюс потери, изготовление фотонных ИС.
Физика и пределы
Сжатие — это термометр потерь: среда способна дать сколь угодно сильное подавление квадратуры, но каждый децибел потерь между генерацией и детектированием тянет измеренное значение обратно к вакууму, так что цифра описывает оптический тракт, а не сам сжиматель. Отсюда 15 дБ в объёмной оптике D[2] против 1.4 дБ, измеренных на кристалле, и свыше 10 дБ после вычитания 4 дБ бюджета потерь гомодинного тракта D[5]. Нельзя смешивать сырое квадратурное сжатие с эффективным сжатием решёточного состояния GKP, которое включает в себя не только потери, но и точность (fidelity) негауссовой подготовки состояния: отказоустойчивость оценивает последнее в ~9.75 дБ против 0.62 дБ на кристалле D[1]. Сдвинуть эту величину способны только меньшие потери, лучшая стыковка и более высокая эффективность детектирования.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2016 | Сжатие 15 дБ, объёмная оптика | Vahlbruch et al., Hannover | D[2] |
| 2025-06 | Эффективное сжатие GKP на кристалле 0.62 дБ против требуемых ~9.75 дБ | Xanadu | D[1] |
| 2025-08 | 1.4 дБ измерено на периодически поляризованном TFLN, >10 дБ получено расчётом при накачке 62 мВт | Shi et al. | D[5] |
| 2026-08 | Потери в 24.1× выше порога, цель 1.0× к 2030 году | Xanadu | R[3]G |
Разрыв между кристаллом и объёмной оптикой составляет ~13 дБ, разрыв по GKP — ~9 дБ.
Производство, материалы и цепочка поставок
Сжиматели изготавливаются на той же линии фотонных ИС для CV — SiN и тонкоплёночный ниобат лития (TFLN) с периодической поляризацией доменов. Коммерческое предложение TFLN скудно: HyperLight (Series B на USD 37 M, 2024-09) и Lightium (посевной раунд USD 7 M) PG плюс пилотная линия PIXEurope G. Xanadu делает сама, а не покупает; стоимость одного сжимателя публично не раскрыта. Однородность доменной структуры и потери в волноводе — именно те дефекты, что ограничивают выход годных, и оба бьют прямо по итоговой цифре в децибелах. Ввод-вывод — это одна накачка и один гомодинный тракт на моду плюс фазовая привязка; Aurora работала на 35 кристаллах с 12 модами на такте 1 МГц D[4]. При 10³ мод стеной становятся разводка накачки и фазовая стабильность; при 10⁴–10⁶ — число каналов детекторов и ЦАП. Ни одна позиция ECCN не называет сжиматели; 4A906 накрывает машину целиком G.
Роль в стеке
Требует фабрики (foundry) фотонных ИС; даёт моды для гауссовых гейтов в непрерывных переменных с негауссовыми операциями на основе GKP и для решёточного кодирования GKP на пути платформы Xanadu. В роли носителя он замещает дискретные фотоны — уход от дискретных переменных (DV) меняет ошибки с доминированием стираний (erasure) на гауссовы плюс потери, а сама смена стоит всей детекторной цепочки. Уровень сжатия задаёт пол ошибки для любой CV-операции, ограничивая производный такт косвенно, а не через вклад времени гейта. Верификация: 0.62 дБ опираются на единственный источник и не воспроизведены; независимый результат на TFLN измеряет сырое сжатие, а его «>10 дБ» получены вычитанием потерь детектирования D[5].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | разработчик | Канада | Единственный актор, эксплуатирующий CV/GKP-системы на кристалле | D[1] |
| HyperLight, Lightium | поставщик | США, Швейцария | Кристаллы TFLN и услуги фабрики | PG |
| DARPA | инвестор | США | QBI Stage B, до USD 15 M | G |
| Правительство Канады | инвестор | Канада | CAD 195 M, завод в Торонто | G |
Деньги.
2025-11-06 · Xanadu · DARPA QBI Stage B · до USD 15 M · объявлено G
2026-03-26 · Xanadu · SPAC с Crane Harbor · ~USD 302 M брутто, на ~40% ниже плана · закрыт CG
2026-08-28 · Xanadu · финансирование канадского завода · CAD 195 M · подтверждено G
Рынок и цепочка поставок. Коммерческого сжимателя не существует; выше по цепочке торгуемыми товарами являются пластины TFLN и услуга поляризации доменов от двух небольших поставщиков — риск концентрации для всех, кто не интегрирован вертикально. За качество сжатия платят только G3/G4.
ИС и стандарты. По состоянию на 4 сентября 2026 г. датированного патентного семейства, специфичного для сжимателей на кристалле, нет, и ни один стандарт не определяет, как следует отчитываться об эффективном сжатии.
Дорожные карты и послужной список. (2026-08-31 · потери 24.1× → 1.0× к 2030 году · срок не наступил); (2026-08-31 · 200 логических кубитов к 2029 году · срок не наступил). Раскрытие информации поставлено хорошо, но все обещания по сжатию отнесены в будущее.
Стратегическое прочтение. Ставку на CV решает качество сжатия, а не число мод: если показатель GKP на кристалле не сдвинется, цель 2030 года провалена, и CV проигрывает слиянию в дискретных переменных, не имея альтернативного носителя. Если сдвинется, поставщики TFLN и услуг поляризации доменов становятся стратегическими.
Открытая ниша: стандартизованный гомодинный бенчмарк эффективного сжатия, в котором сырое и скорректированное на потери значения приводятся раздельно, — законченный продукт в области QCVV.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028 году: эффективное сжатие GKP на кристалле выше 2 дБ с приведённым бюджетом потерь; понизить в ранге, если оно останется ниже 1 дБ. Лучший сценарий к 2029 году: вторая группа публикует конкурирующий показатель GKP. Худший сценарий: потери интеграции удерживают его вблизи 1 дБ, и CV/GKP остаётся исследовательским путём платформы. Открытые вопросы: снижаются ли потери так, как заявляет дорожная карта; способен ли поляризованный TFLN обеспечить точность уровня GKP.
Источники
[1] Xanadu, "Generation of a squeezed GKP state on an integrated photonic chip," Nature, 2025-06 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[2] Vahlbruch, Mehmet, Danzmann, Schnabel, "Detection of 15 dB squeezed states of light," Phys. Rev. Lett. 117, 110801, 2016 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.110801
[3] Xanadu, "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031," GlobeNewswire C, 2026-08-31 — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[4] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature, 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[5] Shi, Baiju, Chen, Mohanraj, Wang, Dhyani, Shajilal, Zhao, Yang, Li, Wu, Hao, Leong, Lam, Zhu, "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides," Nanophotonics / arXiv:2508.08599, 2025-08-12 (v2 2025-10-29) — https://arxiv.org/abs/2508.08599
[6] optics.org P, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash," 2024-09 — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash
[7] imec / European Commission, PIXEurope pilot-line selection, 2024-11-24 — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
Открытые пункты верификации
Независимая цифра по сжатию на кристалле существует: Shi и соавт. сообщают о 1.4 дБ, измеренных на PPLN TFLN [5]. На единственном источнике остаётся эффективное сжатие GKP 0.62 дБ (только Xanadu).
Цифра «>10 дБ» для TFLN скорректирована на потери, а не измерена, и приведена для одного значения мощности накачки; она несопоставима с измерением 15 дБ в объёмной оптике.
Требование отказоустойчивости ~9.75 дБ взято из проверенной по фактам записи графа технологий; основной отчёт округляет его до ~10 дБ. Содержательного противоречия нет, но ни один первичный источник не удалось получить напрямую (nature.com вернул 502 4 сентября 2026 г.).
Год «since 2012» во фронт-маттере взят из графа технологий и не привязан к конкретной статье.
Цифры Xanadu CAD 195 M и USD 686 M обе происходят из релиза от 2026-08-31, а не из аудированной отчётности.
Colour-centre / defect spin (NV, SiV, SnV, T)
An optically addressable point-defect spin in diamond or silicon whose electron couples coherently to a photon, making it a network node with a small nuclear register rather than a processor qubit.
Verdict. The best spin–photon interface in solid state, but link rates of millihertz to hertz keep every actor in networking and sensing; no defect platform has a logical qubit or a dated processor roadmap.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A point defect — nitrogen-vacancy, the group-IV silicon- and tin-vacancies in diamond, or silicon's T centre — read by fluorescence and entangled with an emitted photon, nearby nuclei as a small memory. Coherent single-spin control dates to 2004. The split that matters is symmetry: NV is polar and spectrally unstable, unlike SiV, SnV and the T centre.
Coordinates: natural defect, engineered placement, static host with a flying photon, ~1 µs gates; fluorescence readout ~100 µs, non-destructive and mid-circuit; optical plus microwave control; Pauli and loss error.
Physics & limits
Everything rests on the chance an excited defect puts a usable photon into fibre. NV emits a few per cent into its zero-phonon line and diffuses spectrally under charge switching, so a cavity is mandatory — Delft's fibre microcavity took resonant collection from ~0.05% to ~0.5% at echo coherence above 100 µs D[3]. Group-IV centres fix the linewidth by symmetry but pay in temperature: SiV below 100 mK, SnV nearer 1–4 K. Heralded rate goes as efficiency squared — 10× optical gain is 100× in rate; link rate, not gate error, is the figure of merit. Loss is heralded, entering the code as erasure — the one structural edge over dot and donor spins.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-05-15 | SiV nodes at 0.69(7) over 35 km of deployed fibre, 17 dB loss | Harvard | D[1] |
| 2026-01-15 | fibre-microcavity photon collection ~0.05% → ~0.5% | QuTech | D[3] |
| 2026-05-26 | unconditional teleported CNOT between cryostats, 63(4)%; GHZ 64(4)% | QuTech | D[4] |
Local gates are not the problem: Fujitsu and QuTech report NV errors below 0.1% by gate-set tomography P[2]. Collection dominates; no defect platform has a logical qubit.
Manufacturing, materials & supply chain
Hosts: CVD diamond with implanted defects, or defect-engineered silicon for T centres. Element Six is the only named merchant supplier, selling DNV-B1 (2020-06-15) by catalogue — but that grade targets NV ensembles C[7]; single-defect nodes need electronic-grade plates. Yield is the honest number: 2 of 327 SnV nanocavity devices exceeded cooperativity one D[8]. Optical I/O does not multiplex — each node needs its own resonant laser, microwave line, detector and fast feed-forward D[4], so burden scales per node and 10³ nodes is nobody's target. No ECCN names diamond.
Role in the stack
Requires diamond growth or implantation; provides spin gating, fluorescence readout and the spin–photon link consumed upstream. The derived clock is transport-dominated by six to nine orders: ~1 µs gates against heralded links at 7.5 mHz (T centre, 40 m) to ~1 Hz (SiV, 20 m) P[5]D[1]. Two teleported-CNOT claims coexist, one on T centres and one on NV, and both are right. Photonic Inc.'s T-centre tCNOT between cryostats was post-selected, no feed-forward and no gate fidelity, at Bell 0.60(8) P[5]; QuTech's NV gate is unconditional at 63(4)% D[4]. Only the second is a gate.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | developer | Netherlands | NV cavities, SnV yield, teleported CNOT | D[3][4][8] |
| Photonic Inc. | developer | Canada | Silicon T-centre modules | P[5] |
| Harvard | research | USA | SiV nodes over urban fibre | D[1] |
| Element Six | supplier | UK | Merchant CVD diamond | C[7] |
| Quantum Brilliance | developer | Australia | Room-temperature diamond units | P[6] |
Money. 2025-11-06 · Photonic Inc. · QBI Stage B · up to USD 15 M · DARPA · awarded G. 2026-05-12 · Photonic Inc. · equity · USD 200 M at USD 2 B · Microsoft returning · USD 350 M cumulative · closed P[9]. 2026-07 · QuantumDiamonds · EUR 91 M, EUR 76 M of it EU Chips Act · closed P[6].
Market & supply chain. Two concentration points: Element Six for substrate, a thin detector base for readout. Sensing revenue funds the field; nothing here is bought against G3 or G4.
IP & standards. No dated patent family from a named database as of 4 Sep 2026; Element Six's DNV grades are a de facto benchmark.
Roadmaps & track record. Photonic Inc. (2023-11 · fault-tolerant distributed computing "within five years" · unmet; its published rate is seven orders below its own ~200 kHz target) P[6]. Quantum Brilliance ships rather than promises; QuTech is on schedule.
Strategic reading. Defect spins win only if distributed modules bind before monolithic fault tolerance does — then every platform buys this interface instead of building it. Element Six holds supplier power because it never competes on qubit design.
Open niche: nobody reports link metrics alike: post-selected against unconditional, per-attempt against per-second. A neutral heralded-link benchmark is a QCVV product needing no fabrication.
Outlook & open questions
Confirm/demote (12–24 months): an unconditional inter-node gate above 90%, or a link above 1 kHz, confirms the thesis; two more years at hertz rates demotes it to sensing. Best case 2029: a multi-node repeater segment with error detection. Worst case: laboratory links only. Open: (1) does SnV yield rise above the percent level; (2) does a second merchant diamond supplier appear; (3) can T-centre rates close on SiV.
Sources
[1] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[2] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gate-set tomography below 0.1%; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[3] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
[4] Hanson et al. (QuTech, Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 D
[5] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704 · 2024-06-03 · https://arxiv.org/html/2406.01704v1 P
[6] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[7] Element Six · "Element Six launches DNV-B1, its first commercially-available, general-purpose quantum grade diamond" · company release · 2020-06-15 · https://www.e6.com/en/about/news/dnv-b1-launch C
[8] QuTech · "A step toward faster quantum networks" (327 SnV nanocavity devices, 2 above cooperativity 1) · institutional release · 2026-06-25 · https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D
[9] Quantum Computing Report · "Photonic Inc. reaches 2 B valuation with 200 M final close" · 2026-05-12 · https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
Open verification items
- The Fujitsu/QuTech "below 0.1%" NV gate error is sourced only to a joint press release relayed by trade press [2]; no peer-reviewed paper with the gate-set-tomography error bars was located, so it is tagged P here, not D as in the main report.
- Element Six publishes no capacity, revenue or quantum-segment figure; sole-supplier status rests on a secondary survey [6], and its quantum-technologies product page returned 404 on 2026-09-04.
- Photonic Inc.'s T-centre work has no journal publication as of 2026-09-04, and its tCNOT is post-selected with no gate fidelity stated [5].
- Quantum Brilliance's three deployment sites (Oak Ridge, Fraunhofer IAF, Pawsey) are named without dates [6].
Центр окраски / спин дефекта (NV, SiV, SnV, T)
Оптически адресуемый спин точечного дефекта в алмазе или кремнии, электрон которого когерентно связывается с фотоном, что делает его сетевым узлом с небольшим ядерным регистром, а не кубитом процессора.
Вердикт. Лучший твердотельный интерфейс спин–фотон, но темпы установления связи от миллигерц до герц удерживают всех акторов в сетях и сенсорике; ни у одной дефектной платформы нет ни логического кубита, ни датированной дорожной карты процессора.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Точечный дефект — азото-вакансионный центр, кремний- и олово-вакансионные центры IV группы в алмазе или T-центр в кремнии, — считываемый по флуоресценции и запутываемый с испущенным фотоном, а соседние ядра работают как небольшая память. Когерентное управление одиночным спином известно с 2004 года. Существенное здесь различие — симметрия: NV полярен и спектрально нестабилен, в отличие от SiV, SnV и T-центра.
Координаты: естественный дефект, инженерно заданное размещение, неподвижный носитель с летящим фотоном, гейты ~1 µs; флуоресцентное считывание ~100 µs, неразрушающее и внутрисхемное (mid-circuit); управление оптическое плюс микроволновое; ошибки паулиевские и по потерям.
Физика и пределы
Всё держится на вероятности того, что возбуждённый дефект отправит в волокно пригодный фотон. NV излучает единицы процентов в бесфононную линию и спектрально расплывается при переключениях заряда, поэтому резонатор обязателен: волоконный микрорезонатор в Delft поднял резонансный сбор с ~0.05% до ~0.5% при когерентности по эху выше 100 µs D[3]. Центры IV группы фиксируют ширину линии за счёт симметрии, но платят температурой: SiV — ниже 100 mK, SnV — ближе к 1–4 K. Геральдированный (heralded) темп идёт как квадрат эффективности: 10-кратный оптический выигрыш даёт 100-кратный по темпу; показателем качества служит темп установления связи, а не ошибка гейта. Потеря геральдирована и входит в код как стирание (erasure) — единственное структурное преимущество перед спинами в точках и на донорах.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-05-15 | Узлы на SiV с 0.69(7) через 35 km проложенного волокна, потери 17 dB | Harvard | D[1] |
| 2026-01-15 | Сбор фотонов волоконным микрорезонатором ~0.05% → ~0.5% | QuTech | D[3] |
| 2026-05-26 | Безусловный телепортированный CNOT между криостатами, 63(4)%; GHZ 64(4)% | QuTech | D[4] |
Локальные гейты не проблема: Fujitsu и QuTech сообщают об ошибках NV ниже 0.1% по томографии набора гейтов P[2]. Доминирует сбор света; логического кубита нет ни у одной дефектной платформы.
Производство, материалы и цепочка поставок
Матрицы: CVD-алмаз с имплантированными дефектами либо кремний с инженерией дефектов для T-центров. Element Six — единственный поименованный рыночный поставщик, продающий DNV-B1 (2020-06-15) по каталогу, но этот сорт рассчитан на ансамбли NV C[7]; узлам с одиночными дефектами нужны пластины электронного качества. Честная цифра — выход годных: из 327 нанорезонаторных устройств на SnV кооперативность выше единицы показали 2 D[8]. Оптический ввод-вывод не мультиплексируется: каждому узлу нужны свой резонансный лазер, микроволновая линия, детектор и быстрая обратная передача D[4], так что нагрузка растёт пропорционально числу узлов, и 10³ узлов не ставит целью никто. Алмаз не назван ни в одном ECCN.
Роль в стеке
Требует выращивания алмаза или имплантации; предоставляет гейты над спинами, флуоресцентное считывание и связь спин–фотон, потребляемую выше по стеку. Производный такт определяется транспортом с запасом в шесть-девять порядков: гейты ~1 µs против геральдированных связей от 7.5 mHz (T-центр, 40 m) до ~1 Hz (SiV, 20 m) P[5]D[1]. Сосуществуют два утверждения о телепортированном CNOT — на T-центрах и на NV, — и верны они оба. tCNOT между криостатами на T-центрах у Photonic Inc. был постселектирован, без обратной передачи и без указания точности (fidelity) гейта, при белловской величине 0.60(8) P[5]; гейт QuTech на NV — безусловный, 63(4)% D[4]. Гейтом является только второй.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | разработчик | Нидерланды | Резонаторы для NV, выход годных по SnV, телепортированный CNOT | D[3][4][8] |
| Photonic Inc. | разработчик | Канада | Модули на кремниевых T-центрах | P[5] |
| Harvard | исследования | США | Узлы на SiV по городскому волокну | D[1] |
| Element Six | поставщик | Великобритания | Рыночный CVD-алмаз | C[7] |
| Quantum Brilliance | разработчик | Австралия | Алмазные блоки комнатной температуры | P[6] |
Деньги. 2025-11-06 · Photonic Inc. · QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · присуждён G. 2026-05-12 · Photonic Inc. · вхождение в капитал · USD 200 M при оценке USD 2 B · Microsoft снова среди инвесторов · USD 350 M накопленным итогом · закрыто P[9]. 2026-07 · QuantumDiamonds · EUR 91 M, из них EUR 76 M по EU Chips Act · закрыто P[6].
Рынок и цепочка поставок. Две точки концентрации: Element Six по подложкам и узкая база детекторов для считывания. Отрасль финансируется выручкой от сенсорики; ничего здесь не покупается под G3 или G4.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; сорта DNV от Element Six де-факто служат эталоном.
Дорожные карты и послужной список. Photonic Inc. (2023-11 · отказоустойчивые распределённые вычисления «в течение пяти лет» · не выполнено; её опубликованный темп на семь порядков ниже её же цели ~200 kHz) P[6]. Quantum Brilliance скорее поставляет, чем обещает; QuTech идёт по графику.
Стратегическое прочтение. Спины дефектов побеждают только в том случае, если распределённые модули сложатся раньше монолитной отказоустойчивости, — тогда этот интерфейс каждая платформа будет покупать, а не строить сама. Element Six сохраняет власть поставщика именно потому, что никогда не конкурирует в конструкции кубита.
Открытая ниша: метрики связи никто не приводит одинаково: постселектированные против безусловных, на попытку против в секунду. Нейтральный бенчмарк геральдированной связи — это QCVV-продукт, не требующий никакого производства.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить (12–24 месяца): безусловный межузловой гейт выше 90% или связь быстрее 1 kHz подтверждают тезис; ещё два года на герцовых темпах понижают технологию до сенсорики. Лучший случай к 2029: многоузловой участок ретранслятора с обнаружением ошибок. Худший случай: только лабораторные линии связи. Открыто: (1) поднимется ли выход годных по SnV выше уровня процентов; (2) появится ли второй рыночный поставщик алмаза; (3) сможет ли темп на T-центрах приблизиться к SiV.
Источники
[1] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[2] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gate-set tomography below 0.1%; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[3] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
[4] Hanson et al. (QuTech, Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 D
[5] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704 · 2024-06-03 · https://arxiv.org/html/2406.01704v1 P
[6] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[7] Element Six · "Element Six launches DNV-B1, its first commercially-available, general-purpose quantum grade diamond" · company release · 2020-06-15 · https://www.e6.com/en/about/news/dnv-b1-launch C
[8] QuTech · "A step toward faster quantum networks" (327 SnV nanocavity devices, 2 above cooperativity 1) · institutional release · 2026-06-25 · https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D
[9] Quantum Computing Report · "Photonic Inc. reaches 2 B valuation with 200 M final close" · 2026-05-12 · https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
Открытые пункты верификации
- Ошибка гейта NV «ниже 0.1%» от Fujitsu/QuTech восходит только к совместному пресс-релизу, пересказанному отраслевой прессой [2]; рецензируемой статьи с доверительными интервалами томографии набора гейтов найти не удалось, поэтому здесь она помечена P, а не D, как в основном отчёте.
- Element Six не публикует ни мощностей, ни выручки, ни показателей по квантовому сегменту; статус единственного поставщика опирается на вторичный обзор [6], а её страница продукции для квантовых технологий 2026-09-04 вернула 404.
- Работа Photonic Inc. по T-центрам по состоянию на 2026-09-04 не имеет журнальной публикации, а её tCNOT постселектирован, точность гейта не указана [5].
- Три площадки развёртывания Quantum Brilliance (Oak Ridge, Fraunhofer IAF, Pawsey) названы без дат [6].
Donor spin (P in ²⁸Si)
Phosphorus donors placed by STM lithography in enriched silicon-28, the bound electron giving drive and readout, the ³¹P nucleus the long-lived qubit.
Verdict. Highest published per-gate fidelities in silicon, but a serial atom-by-atom write process and a single practitioner cap the register at eleven qubits with no dated parallelisation scheme.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A single ³¹P donor placed atom-by-atom in enriched ²⁸Si: the bound electron gives drive and spin-to-charge readout, the spin-1/2 ³¹P nucleus the memory. Nuclear qubits inside a register are gated through their hyperfine coupling to a shared electron; registers are linked by electron exchange D[2]. Kane proposed the architecture in 1998; UNSW's Simmons group built the first deterministically placed single-donor device in 2012 D[1]; SQC, its 2017 spin-out, is the sole operator at device scale as of 4 Sep 2026.
Coordinates: natural dopant at engineered placement, static, deterministic entangling near 1 µs; spin-to-charge readout ~10 µs, non-destructive and mid-circuit capable; Pauli error; STM fabrication, no foundry equivalent.
Physics & limits
The qubit is a nucleus, not a confined electron: with no orbital degree of freedom there is no first-order charge-noise coupling — the term that plateaus gate-defined dots at 99.0–99.6%. But every operation routes through the one electron that does couple to charge noise, which is coupler, readout probe and dominant error source at once; the budget is set by electron dephasing during the hyperfine-conditional pulse, not by nuclear coherence. Residual ²⁹Si and the regrown STM interface set that electron's T₂. A sharper tip will not move the floor: exchange varies exponentially with separation, so a donor mis-sited by a few nm gives a dead register.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2012 | first deterministically placed single-donor device | UNSW | D[1] |
| 2025-12-17 | 11 qubits (9 nuclear, 2 electron ancilla), gates 99.10–99.99%, Bell to 99.5%, GHZ over eight nuclei | SQC | D[2] |
Dominant term: register size and the electron-mediated gate. The main report's single "99.90% donor nuclear CZ" is not isolable from this work D[2].
Manufacturing, materials & supply chain
Serial by construction: one tip, one site, so throughput is qubit-hours, not wafer-hours; no parallel exposure is published. Enriched ²⁸Si is dual-sourced as of 4 Sep 2026 — ASP Isotopes' Pretoria line since 2025-03, US DOE silane at 99.9999% ²⁸Si from 2026-07-16 P[7] — so feedstock is not the constraint. Suppliers: SkyWater for US resonators C[3], Bluefors for cryogenics C[4]. The single point of failure moved in 2026: IonQ closed its ~USD 1.8 B purchase of SkyWater on 2026-07-31 G[6], putting SQC's only named US manufacturing route inside a competitor. Export exposure is nil today — 4A906 bites only above 34 qubits G[8]. Wiring is not the wall; the write step is.
Role in the stack
Requires STM hydrogen lithography; provides the carrier for exchange links and spin-to-charge readout; substitutes for gate-defined dots at the cost of the whole process flow. Its clock contribution is not distinctive — µs gates and ~6 µs readout match dot spins, so sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset is 7.7 µs against their 8.5 µs, and the real bottleneck is a manufacturing quantity the clock cannot express. Verification: one group, one device, no replication, three inconsistent fidelity framings D[2].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| SQC | developer | Australia | Sole STM donor fabricator, 11-qubit processor | D[2] |
| SkyWater Technology | supplier | USA | Resonators, packaging | C[3] |
| IonQ | supplier | USA | Owns SkyWater since 2026-07-31 | G[6] |
Money. 2025-11-06 · SQC · QBI Stage B award · up to USD 15 M · DARPA · awarded G. 2026-03-24 and 2026-06-11 · SQC · equity · A$60 M combined · Australia's NRFC · closed G. 2026-07-31 · IonQ · acquisition of supplier SkyWater · ~USD 1.8 B · closed G[6].
Market & supply chain. No merchant sells an STM placement tool: SQC's asset is know-how, so no second source can be bought. ²⁸Si is the one input with two suppliers P[7]; cost per donor is unpublished. Pays into G2 and G3 on fidelity, not count.
IP & standards. Foundational patents trace to the UNSW/Simmons line; no dated family count from a named database as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. SQC (2026-06 · commercial scale by 2033 RG · unmet; 11 qubits is the maximum published). It delivers what it publishes, but 2033 presumes a parallelisation scheme absent from the literature — unfalsifiable rather than aggressive.
Strategic reading. If donor spins win, they win as a precision register bolted onto a foundry dot array, and SQC captures little of it: it owns the write process, not the wafer. Acute risk: a competitor owns its US packaging supplier.
Open niche: SQC is the sole fabricator, so no second lab can cross-check its devices; independent QCVV separating placement variance from gate and readout error is a service only an outsider can supply.
Outlook & open questions
Confirm/demote (12–24 months): a device beyond 11 qubits or a dated parallel-write scheme confirms; silence through 2028 demotes this to a physics testbed. Best case 2029: a few dozen donor qubits above 99.5%. Worst case: eleven remains the record. Open: (1) can hydrogen-resist patterning be parallelised; (2) does SkyWater's new owner keep the relationship; (3) does QBI Stage C fund SQC; (4) what is the placement-yield distribution.
Sources
[1] Fuechsle, Miwa, Mahapatra, Ryu, Lee, Warschkow, Hollenberg, Klimeck, Simmons (UNSW) · "A single-atom transistor" · Nature Nanotechnology 7, 242–246 · 2012 · https://www.nature.com/articles/nnano.2012.21 D
[2] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575; preprint arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[3] SQC · "SkyWater x SQC: Advancing Hybrid Quantum-Classical Computing" · company release · 2025-11-20 · https://sqc.com/news/skywater-and-sqc-advancing-hybrid-quantum-classical-computing C
[4] SQC · newsroom, dated items 2025-08-25 (Australian Defence) to 2026-06-11 (Firgun Ventures), incl. Bluefors 2025-09-29 and NRFC 2026-03-24 · company page · accessed 2026-09-04 · https://sqc.com/news/ C
[5] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[6] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[7] US DOE Office of Isotope R&D and Production, via HPCwire · "DOE Advances Domestic Supply of Silicon, Germanium Isotopes for Quantum Computing" · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/ P
[8] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
Open verification items
- The main report's "99.90% donor nuclear-spin CZ" is not isolable from [2]; preprint (99.5–99.99%) and published (99.10–99.99%) framings also differ. Treated here as a range.
- No placement-yield or cost-per-donor figure published by any actor.
- Firgun Ventures' amount undisclosed; the A$60 M NRFC total's two tranches are not itemised on SQC's own pages.
- No SQC statement located on the consequences of IonQ acquiring SkyWater.
Донорный спин (P в ²⁸Si)
Атомы фосфора, размещённые STM-литографией в обогащённом кремнии-28: связанный электрон даёт возбуждение и считывание, ядро ³¹P — долгоживущий кубит.
Вердикт. Самые высокие опубликованные погейтовые точности в кремнии, но последовательная запись «атом за атомом» и единственный исполнитель ограничивают регистр одиннадцатью кубитами при отсутствии датированной схемы распараллеливания.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Одиночный донор ³¹P, размещённый атом за атомом в обогащённом ²⁸Si: связанный электрон даёт возбуждение и спин-зарядовое считывание, ядро ³¹P со спином 1/2 — память. Гейты над ядерными кубитами внутри регистра выполняются через их сверхтонкую связь с общим электроном; регистры связываются между собой электронным обменом D[2]. Архитектуру предложил Kane в 1998 году; группа Simmons в UNSW построила первое устройство с детерминированно размещённым одиночным донором в 2012 году D[1]; SQC, её спин-офф 2017 года, по состоянию на 4 сентября 2026 г. остаётся единственным, кто работает на уровне приборов.
Координаты: естественная примесь при инженерно заданном размещении, неподвижная, детерминированное запутывание около 1 µs; спин-зарядовое считывание ~10 µs, неразрушающее и пригодное к внутрисхемному (mid-circuit) применению; паулиевская ошибка; изготовление на STM, фабричного (foundry) эквивалента нет.
Физика и пределы
Кубит здесь — ядро, а не локализованный электрон: орбитальной степени свободы нет, а значит нет и связи с зарядовым шумом в первом порядке — того самого члена, который держит точки, задаваемые затворами, на плато 99.0–99.6%. Но всякая операция идёт через тот единственный электрон, который с зарядовым шумом как раз связан и который одновременно служит элементом связи (каплером), зондом считывания и главным источником ошибки; бюджет задаётся расфазировкой электрона за время импульса, обусловленного сверхтонким расщеплением, а не когерентностью ядра. T₂ этого электрона определяется остаточным ²⁹Si и заращённой STM-границей раздела. Более острое остриё этот пол не сдвинет: обмен меняется с расстоянием экспоненциально, поэтому донор, промахнувшийся на несколько nm, даёт мёртвый регистр.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2012 | Первое устройство с детерминированно размещённым одиночным донором | UNSW | D[1] |
| 2025-12-17 | 11 кубитов (9 ядерных, 2 электронные анциллы), гейты 99.10–99.99%, состояние Белла до 99.5%, GHZ по восьми ядрам | SQC | D[2] |
Доминирующий член: размер регистра и гейт через электрон-посредник. Единственная цифра «99.90% для донорного ядерного CZ» из основного отчёта из этой работы не вычленяется D[2].
Производство, материалы и цепочка поставок
Процесс последователен по самому своему устройству: одно остриё, один узел, так что производительность измеряется в кубито-часах, а не в пластино-часах; параллельная экспозиция не опубликована. Обогащённый ²⁸Si по состоянию на 4 сентября 2026 г. имеет двух поставщиков — линия ASP Isotopes в Претории с 2025-03 и силан US DOE с чистотой 99.9999% по ²⁸Si с 2026-07-16 P[7], — так что исходное сырьё ограничением не является. Поставщики: SkyWater — резонаторы в США C[3], Bluefors — криогеника C[4]. Единая точка отказа в 2026 году сместилась: IonQ 2026-07-31 закрыла покупку SkyWater примерно за USD 1.8 B G[6], и единственный поименованный производственный маршрут SQC в США оказался внутри конкурента. Экспортная уязвимость сегодня нулевая — 4A906 срабатывает только выше 34 кубитов G[8]. Стена здесь не разводка, а шаг записи.
Роль в стеке
Требует водородной STM-литографии; предоставляет носитель для обменных связей и спин-зарядового считывания; замещает точки, задаваемые затворами, ценой всего маршрута техпроцесса. Его вклад в такт ничем не выделяется — гейты микросекундного масштаба и считывание ~6 µs совпадают со спинами в точках, так что сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс равна 7.7 µs против их 8.5 µs, а настоящее узкое место есть производственная величина, которую такт выразить не в состоянии. Верификация: одна группа, одно устройство, воспроизведения нет, три несогласованные формулировки точности (fidelity) D[2].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| SQC | разработчик | Австралия | Единственный изготовитель донорных структур на STM, 11-кубитный процессор | D[2] |
| SkyWater Technology | поставщик | США | Резонаторы, корпусирование | C[3] |
| IonQ | поставщик | США | Владеет SkyWater с 2026-07-31 | G[6] |
Деньги. 2025-11-06 · SQC · грант QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · присуждён G. 2026-03-24 и 2026-06-11 · SQC · вхождение в капитал · A$60 M суммарно · Australia's NRFC · закрыто G. 2026-07-31 · IonQ · приобретение поставщика SkyWater · ~USD 1.8 B · закрыто G[6].
Рынок и цепочка поставок. Установку для размещения атомов на STM на рынке никто не продаёт: актив SQC — это ноу-хау, поэтому второй источник купить негде. ²⁸Si — единственный вход с двумя поставщиками P[7]; стоимость в расчёте на один донор не публикуется. Работает на G2 и G3 по точности, а не по числу кубитов.
ИС и стандарты. Базовые патенты восходят к линии UNSW/Simmons; датированного подсчёта семейств по поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.
Дорожные карты и послужной список. SQC (2026-06 · коммерческий масштаб к 2033 RG · не выполнено; 11 кубитов — опубликованный максимум). Компания выполняет то, что публикует, но 2033 год предполагает схему распараллеливания, отсутствующую в литературе, — это скорее нефальсифицируемо, чем агрессивно.
Стратегическое прочтение. Если донорные спины и победят, то победят как прецизионный регистр, приболченный к фабричному массиву точек, и SQC достанется от этого немного: ей принадлежит процесс записи, а не пластина. Острый риск: её поставщиком корпусирования в США владеет конкурент.
Открытая ниша: SQC — единственный изготовитель, поэтому перепроверить её устройства второй лаборатории негде; независимая QCVV, отделяющая разброс размещения от ошибок гейта и считывания, — услуга, которую способен оказать только сторонний исполнитель.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить (12–24 месяца): устройство более чем на 11 кубитов или датированная схема параллельной записи — подтверждают; молчание до конца 2028 понижает технологию до физического стенда. Лучший случай к 2029: несколько десятков донорных кубитов выше 99.5%. Худший случай: одиннадцать так и остаётся рекордом. Открыто: (1) поддаётся ли распараллеливанию формирование рисунка по водородному резисту; (2) сохранит ли новый владелец SkyWater эти отношения; (3) профинансирует ли SQC этап QBI Stage C; (4) каково распределение выхода годных по размещению.
Источники
[1] Fuechsle, Miwa, Mahapatra, Ryu, Lee, Warschkow, Hollenberg, Klimeck, Simmons (UNSW) · "A single-atom transistor" · Nature Nanotechnology 7, 242–246 · 2012 · https://www.nature.com/articles/nnano.2012.21 D
[2] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575; preprint arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[3] SQC · "SkyWater x SQC: Advancing Hybrid Quantum-Classical Computing" · company release · 2025-11-20 · https://sqc.com/news/skywater-and-sqc-advancing-hybrid-quantum-classical-computing C
[4] SQC · newsroom, dated items 2025-08-25 (Australian Defence) to 2026-06-11 (Firgun Ventures), incl. Bluefors 2025-09-29 and NRFC 2026-03-24 · company page · accessed 2026-09-04 · https://sqc.com/news/ C
[5] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[6] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[7] US DOE Office of Isotope R&D and Production, via HPCwire · "DOE Advances Domestic Supply of Silicon, Germanium Isotopes for Quantum Computing" · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/ P
[8] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
Открытые пункты верификации
- «99.90% для CZ на донорном ядерном спине» из основного отчёта из [2] не вычленяется; формулировки в препринте (99.5–99.99%) и в публикации (99.10–99.99%) к тому же расходятся. Здесь трактуется как диапазон.
- Ни один из акторов не опубликовал цифры выхода годных по размещению или стоимости в расчёте на один донор.
- Сумма от Firgun Ventures не раскрыта; два транша, составляющие итог A$60 M от NRFC, на собственных страницах SQC постатейно не расписаны.
- Заявления SQC о последствиях приобретения SkyWater компанией IonQ обнаружить не удалось.
Dual-rail (erasure) encoding
One excitation shared between two modes; loss leaves the code space and is heralded as a located erasure, not an unknown Pauli.
Verdict. The cleanest error channel in superconducting hardware (≈0.5% erasure, 0.03% residual Pauli per CZ), bought with 2× the modes; unproven above eight qubits. Demote if no dual-rail device shows a coded Λ > 2 by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A dual-rail qubit is one quantum of excitation shared between two modes: |0_L⟩ = |10⟩, |1_L⟩ = |01⟩. The dominant hardware error — cavity photon loss, transmon T₁ decay, waveguide absorption — is the annihilation operator on either rail, and it sends both logical states to |00⟩, outside the code space. A total-excitation measurement therefore commutes with the logical operators: decay is caught and located without disturbing the encoded state, turning the largest error term from unknown Pauli into heralded erasure. What remains is differential dephasing between two rails never quite identical.
Dual-rail is the native photonic qubit: Chuang and Yamamoto (1995) called it "a simple form of error correction" S[1]; Knill, Laflamme and Milburn built linear optics on it in 2000 S[2]. The superconducting transfer was deliberate — AWS proposed transmon pairs (2022-08) S[3], Yale cavities (2022-12) S[4], both demonstrated July 2023 D[5][6].
Coordinates from the technology graph (a affinity; b time; c readout; d mobility; e control @ placement; f errors; g manufacturing):
- a = 0.25, fabricated — engineered modes, not natural levels.
- b = n/a; no gate time of its own.
- c = none; the check is a separate primitive.
- d = none.
- e = none @ none.
- f = erasure: located, heralded loss.
- g = none; a wiring choice, not an object.
Rank 6 of 96; a hub across photonics and superconductors.
Physics & limits
The energy scale is one quantum — a 6 GHz microwave or 1.5 µm optical photon — and the time scale is the single-excitation lifetime of the worse rail. Either rail can decay, so the erasure rate is roughly twice the single-mode loss rate: the qubit fails more often than a bare one, and wins only if the code eats located errors more cheaply. It does — erasure locations lift the surface-code threshold to 50% in the ideal limit against ≈19% for depolarising noise, and at 1% erasure the tolerable Pauli rate rises 5.2× S[13][3].
The measured hierarchy is the point: a Yale double-post cavity gave erasure at 3.981(3) ms⁻¹ against in-code-space dephasing below 0.17 ms⁻¹ D[7]; AWS's transmon pair, erasure 2.19(2)×10⁻³ per single-qubit gate with residual ~40× lower and millisecond code-space coherence from far shorter-lived transmons D[5].
Four floors are intrinsic: rail asymmetry, whose differential frequency shift dephases the code space and does not improve with lifetime; false negatives, re-entering as invisible leakage (3.7% D[8], 6–8% in the qutrit variant D[14]); heating out of the single-excitation manifold; and the check's own exposure. Only longer lifetimes, matched shifts and faster checks move them.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: a cavity dual-rail CZ in ~500 ns at ≈0.5% erasure per gate and 0.029(6)% post-selected Pauli error D[11]. Typical at scale: nothing beyond eight qubits — Quantum Circuits' 8-qubit Aqumen Seeker (2024-11) C[20], SUSTech's four dual-rail transmons (2025-04) D[9].
Records timeline
| Year | Figure | Who | Evidence |
|---|---|---|---|
| 2023-07 | Erasure 2.19(2)×10⁻³ per 1Q gate, residual ~40× lower | AWS | D[5] |
| 2025-04 | Four dual-rail transmons: logical Bell 98.8%, CNOT 96.2% | SUSTech | D[9] |
| 2026-04 | 384 ns check; erasure 2.54(1)×10⁻², residual 6.0(2)×10⁻⁴, bias 42(1) | AWS | D[10] |
| 2026-08 | CZ ~500 ns; erasure ≈0.5%/gate, Pauli 0.029(6)%, bit-flip 2.8(4)×10⁻⁶ | Quantum Circuits | D[11] |
| 2025 | Photonic dual-rail: fusion Bell 99.22(12)%, SPAM 99.98(1)% | PsiQuantum | D[12] |
Dominant term today: control-qubit dephasing during the gate in cavities, 3× the target's D[11]; check exposure and false negatives in transmons D[10]; loss in photonics.
Manufacturing, materials & supply chain
Machined cavities (high-purity aluminium, sapphire-mounted ancillas) give the longest photon lifetimes and no foundry path — Quantum Circuits' line. Planar transmon pairs (AWS, SUSTech) inherit ordinary superconducting fabrication but take twice the die area per site and add a requirement bare transmons lack: the rails must be matched in frequency and coupling, so the frequency-collision problem that limits transmon yield now applies pairwise. No vendor publishes a dual-rail yield, cost or energy per qubit. Photonic dual-rail is the best case — path encoding is free in a waveguide — PsiQuantum's 300 mm silicon-nitride platform running 1.8(2) dB/m waveguide loss and 93.4% median detector efficiency at ~2 K D[12].
Superconducting variants ride the export-controlled stack: refrigerators, amplifiers, microwave I/O (BIS ECCNs 3A904, 4A906, 3B904) G[21] G. Photonics depends on a 300 mm CMOS-photonics foundry, barium-titanate switches and nanowire detectors — single-source risk at both.
Control, readout & I/O burden
The encoding doubles control fan-out: two drive lines per qubit, or two cavities plus an ancilla transmon and its readout. AWS folds that back with one readout resonator coupled symmetrically to the pair, so the check is a single 384 ns pulse costing 8(3)×10⁻⁵ dephasing D[10] G; the cavity variant needs a number-splitting ancilla measurement, 1.82 µs standalone D[8], now folded into the gate D[11]. The system burden is the flag path: one bit per qubit per round must reach the decoder inside a syndrome cycle, against NVQLink's 3.84 µs round trip G. At 10³ qubits that is 2×10³ modes and 10³ flag channels; at 10⁴ the ~10 Gb/s flag bandwidth forces cold-stage aggregation; at 10⁶ only planar or photonic survives.
Role in the stack
Dual-rail sits on two named paths: "Superconducting dual-rail erasure" (Quantum Circuits/D-Wave, AWS, SUSTech) and "Photonic — fusion-based (DV)" (PsiQuantum, Quandela, QuiX). It requires a mid-circuit erasure check and is what that check reads; without one it is merely a lossier qubit. It replaces bare encoding at 2× the modes and conflicts with the plain surface code, which discards heralds. Hence the fabrication↔erasure off-diagonal: buy error structure with area, not error rate with coherence.
Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 2.8×10⁻⁶ s on the dual-rail path — four 5.0×10⁻⁷ s CZ layers D[11] over a 4.0×10⁻⁷ s check D[10] — gate-set on the cavity and the transmon route alike. Switching away is cheap in hardware, expensive in software: decoder, calibration and benchmarks assume heralds. Neighbouring empty slots: a dual-rail logical memory over repeated rounds, and the erasure-biased code consuming heralds and bias.
Verification (QCVV)
Every headline number here is post-selected: erasure rates come from heralded tomography or interleaved benchmarking with flagged shots discarded, so a "99.9% gate" is a conditional fidelity whose companion figure, the survival fraction, decides whether the device is useful. The protocols miss correlated two-rail loss, heating into |11⟩, rail-asymmetry drift, and the erasure fraction under two-qubit gates in a repeated cycle rather than idling. False negatives, the least-reported quantity, set the leakage floor the decoder never sees.
Replication is real: transmon AWS 2023 → SUSTech 2025 → AWS 2026; cavity Yale 2023 → 2025 → Quantum Circuits 2026. Conflicts: the 2026 Nature gate is post-selected Pauli < 0.1% (0.12% at depth) with erasure fraction ≈80% in the main report, 0.029(6)% per gate cited from the same paper, "below 0.1%" in the arXiv abstract D[11] — per-gate versus depth-extrapolated, quoted rather than merged. Second, PsiQuantum waveguide loss is 0.5 dB/m in the main report against 1.8(2) dB/m in Nature D[12].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do with this encoding | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. (D-Wave unit) | developer | US | Cavity dual-rail; Seeker; DR17–DR181 roadmap | D[11] C[20] G |
| AWS Center for Quantum Computing | developer | US | Transmon dual-rail; symmetric-readout check | D[5] G |
| Yale University | research | US | Origin of the cavity encoding; C2QA | D[4][6][7] G |
| PsiQuantum | developer | US | Path-encoded dual-rail photonics, 300 mm | D[12] P · 2026-07-22">G |
| SUSTech | research | China | Four dual-rail transmons; logical Bell, CNOT | D[9] G |
| Oxford Quantum Circuits | developer | UK | Industrial erasure-qubit review | S[13] G |
| UMass Amherst | research | US | Transmon-qutrit erasure qubit | D[14] |
| ORCA Computing | developer | UK | Linear-optical dual-rail GHZ patents | G[16] |
Money.
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · Series B · > 60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia · ≈84 M cumulative P · closed P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · 1 B at 7 B · BlackRock · closed G
- 2025-11-04 · US DOE · NQISRC renewal, C2QA · 125 M of 625 M · awarded G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each, eleven teams, no dual-rail vendor G[25] G
- 2026-01-07 · D-Wave · acquires Quantum Circuits · 550 M (300 M stock + $250 M cash) · closed 2026-01-20 G
- 2026-05-21 · D-Wave; PsiQuantum · US DoC CHIPS letters of intent · $100 M each · LOI G
- 2026-06-03 · Oxford Quantum Circuits · Series C · £260 M · Bullhound · closed C[17] G
- 2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion · $125 M · switch and cryogenics V&V P · 2026-07-22">G
- 2026-08-06 · D-Wave · Q2-2026 · revenue 3.1 M, cash 546.2 M, $1.57 M NSF grant · reported C[26] G
Market & supply chain. Nobody sells the encoding; it is priced as hardware multiplicity — two modes plus an ancilla per site — plus the readout chain that reads the herald. On superconductors that is 2–3× die area or a machined cavity assembly with no foundry, so the suppliers that matter are the refrigerator and amplifier vendors under BIS control G[21]. On photonics it is free, and the bill of materials is the foundry, the switch and the detector. G2 pays today for post-selected fidelity, which is what Seeker sells C[20]; G3 and G4 pay once codes run 10⁵–10⁶ rounds; G6 pays on the photonic side; G1, G5 and G7 do not.
IP & standards. Amazon Technologies US 11,748,652 B1, heralded amplitude-damping decay for QEC (granted 2023-09-05), covers the transmon embodiment G[23] G; Yale US 12,288,135, asymmetric-error-channel processing (granted 2025-04-29), sits with the cavity families that passed to D-Wave in January 2026 G[24]; ORCA Computing holds US 12,437,225, linear-optical encoded GHZ measurements (2025-10-07) G[16]. No dated patent-family count was obtainable from a named database; no standard exists, and Stim's HERALDED_ERASE is the de-facto decoder interface P[22].
Roadmaps & track record.
- D-Wave/Quantum Circuits: promised 2026-06-01, restated 2026-08-06 · DR17 (17 qubits, 2× logical error reduction) 2026, DR49 at 20× 2027, DR181 at 2,000× 2028, 10 logical 2030, 100 logical 2032, Λ = 10 · undelivered as of 2026-09-03 R[18] G.
- PsiQuantum: promised utility scale "before 2033" · Brisbane groundbreaking slipped to 2026-06-17 · at risk G.
- AWS: no dual-rail product promised · three papers delivered 2022–2026 D[5][10]. Oxford Quantum Circuits: TITAN announced with the Series C · no dated dual-rail target C[17].
Credibility: Quantum Circuits/D-Wave publishes the field's best channel numbers and has never shipped a system; AWS publishes and promises nothing; PsiQuantum's components are the best-characterised anywhere, its systems slip.
Strategic reading. If dual-rail wins, the winners own long-lived modes and cheap area — cavity vendors and photonic foundries — and the losers are transmon roadmaps spending their whole budget on T₁, since the encoding makes T₁ a detected cost, not a fatal one. Substitution runs hard from inside the family: the transmon-qutrit erasure qubit needs one transmon and one ancilla, not two rails, at logical T₁ > 500 µs against a physical ~55 µs D[14]; dual-rail cat codes add bias to the same structure S[15]. Bargaining power sits with platform vendors.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company could own the missing measurement — a dual-rail channel benchmark reporting erasure fraction, residual Pauli, bias, false-negative rate, survival and drift as one dated tuple, taken under two-qubit gates in a repeated cycle rather than idling; the SFQ angle is a cold-stage herald aggregator compressing one flag bit per qubit per round before it leaves the fridge.
Outlook & open questions
Confirm if, within 12–24 months: DR17 ships with a measured 2× logical error reduction; any group runs a code on ≥ 10 dual-rail qubits with Λ > 2 and publishes the survival fraction; someone reports the erasure fraction under two-qubit gates in a repeated cycle. Demote if none lands by end-2027, or if the qutrit erasure qubit matches dual-rail's bias at half the hardware. Best case by 2029: a 181-qubit machine at the promised suppression. Worst case: doubled modes and check dead time eat the threshold gain, and the encoding survives only where it is free, in photonics.
Open questions. (1) Does the erasure fraction hold under two-qubit gates at depth? (2) What is a production check's false-negative rate, and does it scale? (3) Can planar dual-rail reach cavity-grade lifetimes? (4) Is there a regime where doubling modes beats doubling code distance? Watch D-Wave's quarterly disclosures and the first repeated-round dual-rail memory paper.
Sources
[1] Chuang, I. L., Yamamoto, Y. · Simple quantum computer · Phys. Rev. A 52, 3489 (arXiv:quant-ph/9505011) · 1995 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/9505011
[2] Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G. · Efficient linear optics quantum computation · arXiv:quant-ph/0006088; Nature 409, 46 (2001) · 2000-06-20 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0006088
[3] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: overcoming the T1 limit in superconducting circuits · PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[4] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120 (arXiv:2212.12077) · 2022-12-22 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[5] Levine, H. et al. (AWS) · Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons · PRX 14, 011051 (arXiv:2307.08737) · 2023-07-17 · https://arxiv.org/abs/2307.08737
[6] Chou, K. S. et al. (Yale) · Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements · Nature Physics 20, 1454 (arXiv:2307.03169) · 2023-07-06 · https://arxiv.org/abs/2307.03169
[7] Koottandavida, A. et al. (Yale) · Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity · PRL 132, 180601 (arXiv:2311.04423) · 2023-11-08 · https://arxiv.org/abs/2311.04423
[8] de Graaf, S. J. et al. (Yale) · A mid-circuit erasure check on a dual-rail cavity qubit using the joint-photon number-splitting regime of circuit QED · npj Quantum Information 11, 1 (arXiv:2406.14621) · 2025-01-07 · https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4
[9] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[10] Hung, J. S.-C. et al. (AWS) · Fast, high-fidelity erasure detection of dual-rail qubits with symmetrically coupled readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[11] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits (arXiv title: Bias-preserving and error-detectable entangling operations in a superconducting dual-rail system) · Nature 656, 47 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[12] Alexander, K. et al. (PsiQuantum) · A manufacturable platform for photonic quantum computing (Omega) · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[13] Violaris, M., Henaut, L., Wills, J., Consani, G., Friel, J., Vlastakis, B. (Oxford Quantum Circuits) · Developments in superconducting erasure qubits for hardware-efficient quantum error correction · arXiv:2601.02183 · 2026-01-05 · https://arxiv.org/abs/2601.02183
[14] Liu, B.-J., Wang, Y.-Y., Wang, Y.-X., Badbaria, M., Puri, S., Wang, C. (UMass Amherst / Yale) · Hardware-efficient erasure qubits with superconducting transmon qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672
[15] Biswas, D., Sharma, N., Salvador, A., Wang, R., Granath, M., Udupa, A., Ferrini, G. · Bias-preserving gates and quantum error correction with dual-rail cat codes · arXiv:2607.00786 · 2026-07-01 · https://arxiv.org/abs/2607.00786
[16] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,437,225, Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication, ORCA Computing Limited (filed 2023-10-16); application US 2024/0256939 · granted 2025-10-07 · https://patents.justia.com/patent/12437225
[17] C Oxford Quantum Circuits · OQC Series C, £260 M led by Bullhound Capital · company newsroom · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[18] P Quantum Computing Report · D-Wave demonstrates two-qubit gate breakthrough for dual-rail erasure qubits in Nature (DR17 / DR49 / DR181 roadmap) · trade press · 2026-08-06 · https://quantumcomputingreport.com/d-wave-demonstrates-two-qubit-gate-breakthrough-for-dual-rail-erasure-qubits-in-nature/
[19] C Quantum Circuits · What are Quantum Circuits' dual-rail qubits and why are they a breakthrough? · company page · 2024-09-17 · https://quantumcircuits.com/dual-resonator-qubits-breakthrough/
[20] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker, 8 dual-rail qubits) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[21] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List additions: controls on advanced technologies (ECCN 4A906, 3A904, 3B904) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[22] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
[23] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker; filed 2021-12-10) · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[24] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University (filed 2019-06-28) · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[25] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[26] C D-Wave Quantum · D-Wave reports second quarter 2026 results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
Open verification items
- Post-selected Pauli error of the 2026 dual-rail CZ: 0.029(6)% per gate (as cited from Nature 656, 47) versus "< 0.1%" in the arXiv abstract and "0.12% bound at depth" in the main report D[11]; per-gate and depth-extrapolated figures, not reconciled in an accessible full text.
- Gate-level erasure fraction ≈80% for the cavity CZ is carried from the main report; the arXiv abstract states only ≈0.5% erasure per gate, so the fraction could not be re-derived from a primary source.
- PsiQuantum waveguide loss: 0.5 dB/m (main report) versus 1.8(2) dB/m for single-mode SiN (Nature) D[12]; likely different waveguide classes, unresolved.
- Quandela's and QuiX's photonic qubit encoding is not stated on their public technology pages; both are path-encoded linear-optical by construction, but neither confirms "dual-rail" in a citable source, so no numbers are attributed to them.
- Quantum Circuits' claimed physical-to-logical overhead (reported elsewhere as 10–20 physical per logical) is not stated on the company's dual-rail explainer page C[19]; no dated primary figure found.
- Dual-rail yield, cost per qubit and energy per qubit: not published by any actor, superconducting or photonic.
- Patent-family counts for dual-rail encodings: no named database gives a dated count; four individual patents or applications cited instead.
- OQC's erasure-qubit perspective S[13] is a review by an industrial group, not a hardware commitment; OQC's Series C release names no dual-rail target C[17].
- Cavity materials, quality factors and packaging for the 2026 Quantum Circuits device: not in the abstract; the full Nature text was not accessible.
- Funding attributable specifically to dual-rail programmes at AWS, SUSTech and Yale: undisclosed or not separable from the parent institution.
Двухрельсовое (dual-rail) кодирование со стиранием (erasure)
Одно возбуждение, поделённое между двумя модами; потеря выводит систему из кодового пространства и геральдируется (heralded) как локализованное стирание, а не как неизвестная ошибка Паули.
Вердикт. Самый чистый канал ошибок в сверхпроводниковой аппаратуре (≈0.5% стирания, 0.03% остаточной ошибки Паули на CZ), купленный удвоением числа мод; выше восьми кубитов не подтверждён. Понизить ранг, если к концу 2027 г. ни один dual-rail-прибор не покажет кодовой Λ > 2.
Λ = коэффициент подавления ошибки на один шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Двухрельсовый (dual-rail) кубит — это один квант возбуждения, поделённый между двумя модами: |0_L⟩ = |10⟩, |1_L⟩ = |01⟩. Доминирующая аппаратная ошибка — потеря фотона в резонаторе, распад по T₁ у трансмона, поглощение в волноводе — представляет собой оператор уничтожения на одном из рельсов и переводит оба логических состояния в |00⟩, за пределы кодового пространства. Поэтому измерение полного числа возбуждений коммутирует с логическими операторами: распад ловится и локализуется, не возмущая закодированное состояние, и крупнейший член ошибки превращается из неизвестной ошибки Паули в геральдированное стирание. Остаётся дифференциальная расфазировка между двумя рельсами, которые никогда не бывают в точности одинаковыми.
Dual-rail — природный кубит фотоники: Chuang и Yamamoto (1995) назвали его «простой формой коррекции ошибок» S[1]; Knill, Laflamme и Milburn построили на нём линейную оптику в 2000 г. S[2]. Перенос на сверхпроводники был осознанным: AWS предложила пары трансмонов (2022-08) S[3], Yale — резонаторы (2022-12) S[4], и обе схемы продемонстрированы в июле 2023 г. D[5][6].
Координаты из графа технологий (a — сродство; b — время; c — считывание; d — подвижность; e — управление @ размещение; f — ошибки; g — производство):
- a = 0.25, изготавливается — инженерно созданные моды, а не природные уровни.
- b = н/д; собственного времени гейта нет.
- c = отсутствует; проверка является отдельным примитивом.
- d = отсутствует.
- e = отсутствует @ отсутствует.
- f = стирание: локализованная, геральдированная потеря.
- g = отсутствует; это выбор схемы соединений, а не объект.
Ранг 6 из 96; хаб, охватывающий фотонику и сверхпроводники.
Физика и пределы
Энергетический масштаб — один квант: микроволновый фотон 6 GHz или оптический 1.5 µm; временной масштаб — время жизни одиночного возбуждения на худшем из рельсов. Распасться может любой из рельсов, поэтому скорость стирания примерно вдвое выше скорости потерь одиночной моды: такой кубит отказывает чаще, чем голый, и выигрывает лишь тогда, когда код обходится с локализованными ошибками дешевле. Так и есть: знание мест стирания поднимает порог поверхностного кода до 50% в идеальном пределе против ≈19% для деполяризующего шума, а при 1% стирания допустимая скорость ошибок Паули растёт в 5.2× S[13][3].
Суть — в измеренной иерархии: двухштыревой резонатор Yale дал стирание со скоростью 3.981(3) ms⁻¹ против расфазировки внутри кодового пространства ниже 0.17 ms⁻¹ D[7]; пара трансмонов AWS — стирание 2.19(2)×10⁻³ на однокубитный гейт при остаточной ошибке примерно в 40 раз ниже и миллисекундной когерентности кодового пространства, полученной из трансмонов с куда меньшим временем жизни D[5].
Четыре нижние границы имеют внутреннюю природу: асимметрия рельсов, чей дифференциальный сдвиг частоты расфазирует кодовое пространство и не улучшается с ростом времени жизни; ложноотрицательные срабатывания, возвращающиеся в систему как невидимая утечка (leakage) (3.7% D[8], 6–8% в кутритном варианте D[14]); нагрев с выходом из многообразия одиночного возбуждения; и собственная экспозиция самой проверки. Сдвинуть их могут только более длинные времена жизни, согласованные сдвиги и более быстрые проверки.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: резонаторный двухрельсовый CZ за ~500 ns при ≈0.5% стирания на гейт и постселектированной ошибке Паули 0.029(6)% D[11]. Типичное на масштабе: ничего сверх восьми кубитов — 8-кубитный Aqumen Seeker от Quantum Circuits (2024-11) C[20], четыре двухрельсовых трансмона SUSTech (2025-04) D[9].
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Свидетельство |
|---|---|---|---|
| 2023-07 | стирание 2.19(2)×10⁻³ на гейт 1Q, остаточная ошибка примерно в 40 раз ниже | AWS | D[5] |
| 2025-04 | четыре двухрельсовых трансмона: логическое состояние Белла 98.8%, CNOT 96.2% | SUSTech | D[9] |
| 2026-04 | проверка за 384 ns; стирание 2.54(1)×10⁻², остаточная 6.0(2)×10⁻⁴, смещение 42(1) | AWS | D[10] |
| 2026-08 | CZ ~500 ns; стирание ≈0.5% на гейт, Паули 0.029(6)%, переворот бита 2.8(4)×10⁻⁶ | Quantum Circuits | D[11] |
| 2025 | фотонный dual-rail: слияние по Беллу 99.22(12)%, SPAM 99.98(1)% | PsiQuantum | D[12] |
Доминирующий член сегодня: расфазировка управляющего кубита во время гейта в резонаторах — втрое больше, чем у целевого D[11]; экспозиция проверки и ложноотрицательные срабатывания в трансмонах D[10]; потери в фотонике.
Производство, материалы и цепочка поставок
Механически изготовленные резонаторы (алюминий высокой чистоты, вспомогательные кубиты на сапфировом основании) дают самые длинные времена жизни фотона и не имеют фабричного маршрута — это линия Quantum Circuits. Планарные пары трансмонов (AWS, SUSTech) наследуют обычное сверхпроводниковое производство, но занимают вдвое большую площадь кристалла на узел и добавляют требование, которого у голых трансмонов нет: рельсы должны быть согласованы по частоте и по связи, так что проблема частотных коллизий, ограничивающая выход годных трансмонов, теперь действует попарно. Ни один поставщик не публикует для dual-rail ни выхода годных, ни стоимости, ни энергии на кубит. Фотонный dual-rail — лучший случай, поскольку в волноводе кодирование по путям бесплатно: платформа PsiQuantum на нитриде кремния 300 mm работает при потерях в волноводе 1.8(2) dB/m и медианной эффективности детекторов 93.4% при ~2 K D[12].
Сверхпроводниковые варианты едут на экспортно контролируемом стеке: рефрижераторы, усилители, микроволновый ввод-вывод (позиции BIS ECCN 3A904, 4A906, 3B904) G[21] G. Фотоника зависит от фабрики CMOS-фотоники 300 mm, коммутаторов на титанате бария и нанопроволочных детекторов — риск единственного источника есть и там, и там.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Кодирование удваивает разветвление управления: две линии возбуждения на кубит либо два резонатора плюс вспомогательный трансмон со своим считыванием. AWS сворачивает это обратно одним считывающим резонатором, симметрично связанным с парой, так что проверка сводится к одному импульсу длительностью 384 ns ценой расфазировки 8(3)×10⁻⁵ D[10] G; резонаторному варианту нужно измерение вспомогательного кубита в режиме числового расщепления, 1.82 µs автономно D[8], теперь свёрнутое внутрь гейта D[11]. Системная нагрузка — это тракт флагов: один бит на кубит за раунд должен дойти до декодера внутри синдромного цикла, тогда как круговой обход NVQLink занимает 3.84 µs G. При 10³ кубитах это 2×10³ мод и 10³ флаговых каналов; при 10⁴ полоса флагов ~10 Gb/s вынуждает агрегировать их на холодной ступени; при 10⁶ выживают только планарный или фотонный варианты.
Роль в стеке
Dual-rail лежит на двух именованных путях платформы: «Сверхпроводниковое стирание на dual-rail» (Quantum Circuits/D-Wave, AWS, SUSTech) и «Фотоника — на слияниях (DV)» (PsiQuantum, Quandela, QuiX). Он требует внутрисхемной (mid-circuit) проверки на стирание и является именно тем, что эта проверка считывает; без неё это просто кубит с бо́льшими потерями. Он замещает голое кодирование ценой удвоения числа мод и конфликтует с обычным поверхностным кодом, который гералды отбрасывает. Отсюда внедиагональная связка «производство↔стирание»: покупать структуру ошибки площадью, а не скорость ошибки когерентностью.
Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 2.8×10⁻⁶ s на dual-rail-пути — четыре слоя CZ по 5.0×10⁻⁷ s D[11] поверх проверки за 4.0×10⁻⁷ s D[10], — и на резонаторном, и на трансмонном маршруте такт задают гейты. Уход с этого кодирования дёшев в аппаратуре и дорог в программной части: декодер, калибровка и бенчмарки предполагают наличие гералдов. Соседние пустые слоты: логическая dual-rail-память на повторяющихся раундах и код со смещением под стирание, потребляющий гералды и это смещение.
Верификация (QCVV)
Каждое заголовочное число здесь получено с постселекцией: скорости стирания берутся из геральдированной томографии или чередующегося бенчмаркинга с отбрасыванием помеченных выстрелов, поэтому «гейт с 99.9%» — это условная точность, а полезность прибора определяет её парная величина, доля выживших событий. Протоколы не улавливают коррелированную потерю на обоих рельсах, нагрев в |11⟩, дрейф асимметрии рельсов и долю стираний при двухкубитных гейтах в повторяющемся цикле, а не в холостом режиме. Ложноотрицательные срабатывания — наименее публикуемая величина — задают ту границу утечки, которой декодер не видит никогда.
Воспроизводимость реальна: трансмоны AWS 2023 → SUSTech 2025 → AWS 2026; резонаторы Yale 2023 → 2025 → Quantum Circuits 2026. Противоречия: гейт из Nature 2026 г. даёт постселектированную ошибку Паули < 0.1% (0.12% на глубине) при доле стираний ≈80% в основном отчёте, 0.029(6)% на гейт, цитируемые по той же статье, и «ниже 0.1%» в аннотации arXiv D[11] — «на гейт» против экстраполяции по глубине; величины приводятся как есть, а не сводятся воедино. Второе: потери в волноводе PsiQuantum — 0.5 dB/m в основном отчёте против 1.8(2) dB/m в Nature D[12].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с этим кодированием | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. (подразделение D-Wave) | разработчик | США | резонаторный dual-rail; Seeker; дорожная карта DR17–DR181 | D[11] C[20] G |
| AWS Center for Quantum Computing | разработчик | США | трансмонный dual-rail; проверка с симметричным считыванием | D[5] G |
| Yale University | исследования | США | источник резонаторного кодирования; C2QA | D[4][6][7] G |
| PsiQuantum | разработчик | США | фотонный dual-rail с кодированием по путям, 300 mm | D[12] P · 2026-07-22">G |
| SUSTech | исследования | Китай | четыре двухрельсовых трансмона; логическое состояние Белла, CNOT | D[9] G |
| Oxford Quantum Circuits | разработчик | Великобритания | отраслевой обзор кубитов со стиранием | S[13] G |
| UMass Amherst | исследования | США | кубит со стиранием на трансмонном кутрите | D[14] |
| ORCA Computing | разработчик | Великобритания | патенты на линейно-оптические GHZ-измерения на dual-rail | G[16] |
Деньги.
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · раунд Series B · > 60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia · ≈84 M накопленным итогом P · закрыт P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-09-10 · PsiQuantum · раунд Series E · 1 B при оценке 7 B · BlackRock · закрыт G
- 2025-11-04 · Минэнерго США · продление NQISRC, C2QA · 125 M из 625 M · выделено G
- 2025-11-06 · DARPA QBI, этап B · до $15 M каждому, одиннадцать команд, ни одного dual-rail-поставщика G[25] G
- 2026-01-07 · D-Wave · приобретает Quantum Circuits · 550 M (300 M акциями + $250 M деньгами) · закрыто 2026-01-20 G
- 2026-05-21 · D-Wave; PsiQuantum · письма о намерениях Минторга США по CHIPS · по $100 M каждому · письмо о намерениях G
- 2026-06-03 · Oxford Quantum Circuits · раунд Series C · £260 M · Bullhound · закрыт C[17] G
- 2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI, этап C · $125 M · верификация и валидация коммутатора и криогеники P · 2026-07-22">G
- 2026-08-06 · D-Wave · Q2-2026 · выручка 3.1 M, денежные средства 546.2 M, грант NSF $1.57 M · отчёт опубликован C[26] G
Рынок и цепочка поставок. Само кодирование не продаёт никто; оно оценивается как аппаратная кратность — две моды плюс вспомогательный кубит на узел — плюс тракт считывания, читающий гералд. На сверхпроводниках это 2–3-кратная площадь кристалла либо механически изготовленная резонаторная сборка без фабричного маршрута, поэтому значимыми поставщиками оказываются производители рефрижераторов и усилителей, находящиеся под контролем BIS G[21]. В фотонике оно бесплатно, а спецификация материалов — это фабрика, коммутатор и детектор. Сегодня платит G2 — за постселектированную точность, именно её и продаёт Seeker C[20]; G3 и G4 заплатят, когда коды пойдут на 10⁵–10⁶ раундов; G6 платит со стороны фотоники; G1, G5 и G7 не платят.
ИС и стандарты. Патент Amazon Technologies US 11,748,652 B1 на геральдирование распада с амплитудным затуханием для QEC (выдан 2023-09-05) покрывает трансмонное воплощение G[23] G; патент Yale US 12,288,135 на обработку с асимметричным каналом ошибок (выдан 2025-04-29) относится к резонаторным семействам, перешедшим к D-Wave в январе 2026 г. G[24]; ORCA Computing владеет US 12,437,225 на линейно-оптические кодированные GHZ-измерения (2025-10-07) G[16]. Датированного подсчёта патентных семейств из именованной базы данных получить не удалось; стандарта не существует, а де-факто интерфейсом декодера служит HERALDED_ERASE в Stim P[22].
Дорожные карты и послужной список.
- D-Wave/Quantum Circuits: обещано 2026-06-01, переформулировано 2026-08-06 · DR17 (17 кубитов, двукратное снижение логической ошибки) в 2026 г., DR49 с 20× в 2027 г., DR181 с 2,000× в 2028 г., 10 логических в 2030 г., 100 логических в 2032 г., Λ = 10 · по состоянию на 2026-09-03 не выполнено R[18] G.
- PsiQuantum: обещан полезный масштаб «до 2033 г.» · закладка объекта в Брисбене сдвинулась на 2026-06-17 · под риском G.
- AWS: dual-rail-продукта не обещала · выдала три статьи в 2022–2026 гг. D[5][10]. Oxford Quantum Circuits: TITAN объявлен вместе с раундом Series C · датированной цели по dual-rail нет C[17].
Достоверность: Quantum Circuits/D-Wave публикует лучшие в области числа по каналу ошибок и ни разу не поставила систему; AWS публикует и ничего не обещает; компоненты PsiQuantum охарактеризованы лучше, чем где-либо, а её системы сдвигаются по срокам.
Стратегическое прочтение. Если dual-rail побеждает, выигрывают те, у кого долгоживущие моды и дешёвая площадь, — производители резонаторов и фотонные фабрики; проигрывают трансмонные дорожные карты, тратящие весь бюджет на T₁, поскольку кодирование превращает T₁ в обнаруживаемую, а не фатальную статью расходов. Замещение сильнее всего давит изнутри самого семейства: кубиту со стиранием на трансмонном кутрите нужны один трансмон и один вспомогательный кубит, а не два рельса, при логическом T₁ > 500 µs против физического ~55 µs D[14]; кот-коды на dual-rail добавляют к той же структуре смещение S[15]. Переговорная сила остаётся у поставщиков платформ.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ могла бы занять недостающее измерение — бенчмарк канала dual-rail, отчитывающийся долей стираний, остаточной ошибкой Паули, смещением, частотой ложноотрицательных срабатываний, долей выживших событий и дрейфом как одним датированным кортежем, снятым при двухкубитных гейтах в повторяющемся цикле, а не в холостом режиме; сторона SFQ здесь — холодноступенчатый агрегатор гералдов, сжимающий один флаговый бит на кубит за раунд ещё до выхода из криостата.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение, если в течение 12–24 месяцев: DR17 будет поставлен с измеренным двукратным снижением логической ошибки; какая-либо группа исполнит код на ≥ 10 двухрельсовых кубитах с Λ > 2 и опубликует долю выживших событий; кто-нибудь сообщит долю стираний при двухкубитных гейтах в повторяющемся цикле. Понизить ранг, если к концу 2027 г. не случится ничего из перечисленного либо если кубит со стиранием на кутрите сравняется со смещением dual-rail при вдвое меньшей аппаратуре. Лучший сценарий к 2029 г.: машина на 181 кубит с обещанным подавлением. Худший: удвоенное число мод и мёртвое время проверки съедают выигрыш по порогу, и кодирование выживает лишь там, где оно бесплатно, — в фотонике.
Открытые вопросы. (1) Сохраняется ли доля стираний при двухкубитных гейтах на глубине? (2) Какова частота ложноотрицательных срабатываний у серийной проверки и масштабируется ли она? (3) Может ли планарный dual-rail достичь времён жизни резонаторного класса? (4) Существует ли режим, в котором удвоение числа мод выгоднее удвоения кодового расстояния? Следить за квартальными раскрытиями D-Wave и за первой статьёй о dual-rail-памяти на повторяющихся раундах.
Источники
[1] Chuang, I. L., Yamamoto, Y. · Simple quantum computer · Phys. Rev. A 52, 3489 (arXiv:quant-ph/9505011) · 1995 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/9505011
[2] Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G. · Efficient linear optics quantum computation · arXiv:quant-ph/0006088; Nature 409, 46 (2001) · 2000-06-20 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0006088
[3] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: overcoming the T1 limit in superconducting circuits · PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[4] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120 (arXiv:2212.12077) · 2022-12-22 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[5] Levine, H. et al. (AWS) · Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons · PRX 14, 011051 (arXiv:2307.08737) · 2023-07-17 · https://arxiv.org/abs/2307.08737
[6] Chou, K. S. et al. (Yale) · Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements · Nature Physics 20, 1454 (arXiv:2307.03169) · 2023-07-06 · https://arxiv.org/abs/2307.03169
[7] Koottandavida, A. et al. (Yale) · Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity · PRL 132, 180601 (arXiv:2311.04423) · 2023-11-08 · https://arxiv.org/abs/2311.04423
[8] de Graaf, S. J. et al. (Yale) · A mid-circuit erasure check on a dual-rail cavity qubit using the joint-photon number-splitting regime of circuit QED · npj Quantum Information 11, 1 (arXiv:2406.14621) · 2025-01-07 · https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4
[9] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[10] Hung, J. S.-C. et al. (AWS) · Fast, high-fidelity erasure detection of dual-rail qubits with symmetrically coupled readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[11] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits (arXiv title: Bias-preserving and error-detectable entangling operations in a superconducting dual-rail system) · Nature 656, 47 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[12] Alexander, K. et al. (PsiQuantum) · A manufacturable platform for photonic quantum computing (Omega) · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[13] Violaris, M., Henaut, L., Wills, J., Consani, G., Friel, J., Vlastakis, B. (Oxford Quantum Circuits) · Developments in superconducting erasure qubits for hardware-efficient quantum error correction · arXiv:2601.02183 · 2026-01-05 · https://arxiv.org/abs/2601.02183
[14] Liu, B.-J., Wang, Y.-Y., Wang, Y.-X., Badbaria, M., Puri, S., Wang, C. (UMass Amherst / Yale) · Hardware-efficient erasure qubits with superconducting transmon qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672
[15] Biswas, D., Sharma, N., Salvador, A., Wang, R., Granath, M., Udupa, A., Ferrini, G. · Bias-preserving gates and quantum error correction with dual-rail cat codes · arXiv:2607.00786 · 2026-07-01 · https://arxiv.org/abs/2607.00786
[16] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,437,225, Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication, ORCA Computing Limited (filed 2023-10-16); application US 2024/0256939 · granted 2025-10-07 · https://patents.justia.com/patent/12437225
[17] C Oxford Quantum Circuits · OQC Series C, £260 M led by Bullhound Capital · company newsroom · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[18] P Quantum Computing Report · D-Wave demonstrates two-qubit gate breakthrough for dual-rail erasure qubits in Nature (DR17 / DR49 / DR181 roadmap) · trade press · 2026-08-06 · https://quantumcomputingreport.com/d-wave-demonstrates-two-qubit-gate-breakthrough-for-dual-rail-erasure-qubits-in-nature/
[19] C Quantum Circuits · What are Quantum Circuits' dual-rail qubits and why are they a breakthrough? · company page · 2024-09-17 · https://quantumcircuits.com/dual-resonator-qubits-breakthrough/
[20] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker, 8 dual-rail qubits) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[21] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List additions: controls on advanced technologies (ECCN 4A906, 3A904, 3B904) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[22] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
[23] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker; filed 2021-12-10) · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[24] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University (filed 2019-06-28) · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[25] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[26] C D-Wave Quantum · D-Wave reports second quarter 2026 results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
Открытые пункты верификации
- Постселектированная ошибка Паули двухрельсового CZ 2026 г.: 0.029(6)% на гейт (цитируется по Nature 656, 47) против «< 0.1%» в аннотации arXiv и «границы 0.12% на глубине» в основном отчёте D[11]; величины «на гейт» и экстраполированные по глубине не согласованы, доступного полного текста нет.
- Доля стираний на уровне гейта ≈80% для резонаторного CZ перенесена из основного отчёта; в аннотации arXiv указано только ≈0.5% стирания на гейт, поэтому вывести эту долю заново из первичного источника не удалось.
- Потери в волноводе PsiQuantum: 0.5 dB/m (основной отчёт) против 1.8(2) dB/m для одномодового SiN (Nature) D[12]; вероятно, речь о разных классах волноводов; вопрос не закрыт.
- Кодирование фотонных кубитов у Quandela и QuiX на их публичных технологических страницах не указано; по построению обе схемы линейно-оптические с кодированием по путям, но ни одна из компаний не подтверждает «dual-rail» в цитируемом источнике, поэтому никакие числа им не приписываются.
- Заявленные Quantum Circuits накладные расходы «физические на логический» (в других местах приводимые как 10–20 физических на один логический) на разъясняющей странице компании по dual-rail не указаны C[19]; датированного первичного числа не найдено.
- Выход годных, стоимость на кубит и энергия на кубит для dual-rail: не публикуются ни одним из акторов, ни сверхпроводниковым, ни фотонным.
- Подсчёты патентных семейств по dual-rail-кодированиям: датированного подсчёта не даёт ни одна именованная база данных; вместо этого процитированы четыре отдельных патента или заявки.
- Взгляд OQC на кубиты со стиранием S[13] — это обзор промышленной группы, а не аппаратное обязательство; в релизе OQC о раунде Series C цель по dual-rail не названа C[17].
- Материалы резонаторов, добротности и корпусирование прибора Quantum Circuits 2026 г.: в аннотации отсутствуют; полный текст Nature был недоступен.
- Финансирование, относимое конкретно к dual-rail-программам в AWS, SUSTech и Yale: не раскрыто либо неотделимо от финансирования головной организации.
Metastable ("omg") erasure encoding
Qubit lives in a metastable manifold so its dominant decay leaves the subspace detectably, converting Pauli errors into located erasures.
Verdict. Physics confirmed on atoms and ions, but measured conversion is 38–50%, not the 98% theory assumed, and no vendor ships it. Demote unless a >70%-conversion gate appears by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An omg encoding places the computational basis inside a long-lived metastable manifold, chosen so the dominant decay takes the atom or ion out of the qubit subspace into a state a cycling transition lights up. The error is then not a Pauli flip on an unknown qubit but a heralded, located loss — an erasure.
The name is the ion-side blueprint: optical–metastable–ground, three manifolds in one species so one ion serves as qubit, ancilla and coolant (Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Wineland and colleagues, 2021) D[1]. Wu, Kolkowitz, Puri and Thompson made it quantitative for neutral atoms: 98% of ¹⁷¹Yb errors convertible, threshold rising from 0.937% under Pauli noise to 4.15% under erasure noise S[2]. Kang, Campbell and Brown carried it to ions S[5]. First hardware: Princeton, 2023 D[3].
Coordinates (technology graph): a carrier affinity 0.0, natural carriers. b no characteristic time, no entangling mechanism of its own. c no readout of its own; it delegates to the mid-circuit erasure check it enables. d no mobility. e no control modality or placement. f error structure as the code sees it: erasure. g no manufacturing. A hub in the strict sense, reaching both host families.
Physics & limits
The mechanism is a hierarchy of lifetimes. In ¹⁷¹Yb the qubit is the nuclear spin of the 6s6p ³P₀ clock state; in ⁴⁰Ca⁺ two Zeeman sublevels of D₅/₂. Both live long against circuit duration and decay to the ground manifold, which scatters photons on a strong transition while the metastable one does not. A short fluorescence check therefore reports which site left the code space without touching those that stayed — Princeton measured the induced error on survivors below 10⁻⁵ D[3].
The floor is set by errors that stay inside the manifold — Raman scattering back into the qubit subspace, magnetic dephasing across small Zeeman splittings, off-resonant coupling between the computational sublevels — all un-heralded Pauli noise. Oregon measured the split: ~94% of spontaneous Raman scattering and nearly all decay events detected, but only half the total error budget converted D[6]; Princeton's [[4,2,2]] run converted 38(6)% D[8]. Erasure buys more per unit rate — at 1% erasure the surface code tolerates 0.51% Pauli error, 5.2× the standard protocol S[14]G — but the gain scales with conversion fraction, so the residual is a floor only better gate physics removes.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: a two-qubit gate at 99.16% after erasure subtraction on ⁴⁰Ca⁺ D[6], and a [[4,2,2]] block whose decay slows 1.9(4)× with erasure information D[8]. Typical at scale: nothing — every shipped machine uses ground-manifold qubits.
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2022-01 | 98% of ¹⁷¹Yb errors convertible; threshold 0.937% → 4.15% | Princeton | S[2] |
| 2023-10 | Metastable ¹⁷¹Yb: 1Q 0.9990(1), CZ 0.980(1), check error <10⁻⁵ | Princeton | D[3] |
| 2023-10 | ⁸⁸Sr Bell ≥0.9971 after erasure excision | Caltech | D[4] |
| 2024-11 | ⁴⁰Ca⁺ Bell 97.73% raw → 99.16% erasure-subtracted, ≈400 µs | Oregon | D[6] |
| 2026-06 | [[4,2,2]]: CZ 0.984(1), 38(6)% erasures, decay 1.9(4)× slower | Princeton | D[8] |
| 2026-08 | Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout | Oregon | D[7] |
The dominant term is the unconverted residual: half the ≈1.4% raw ⁴⁰Ca⁺ gate error survives the check D[6], as does 62(6)% of a 1.6(1)% CZ error on ¹⁷¹Yb D[8] — far worse than 99.854% raw on Harvard's Rb array D[11] or 7.9×10⁻⁴ on Helios D[13].
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication step: the manufacturing coordinate is "none" and the encoding rides whatever trap the host uses. What it changes is optics — a shelving/clock laser (578 nm for ¹⁷¹Yb, 674 nm for Ca⁺, 1762 nm for Ba⁺), repumps out of the manifold, and in Oregon's case a Raman pair at 976 nm detuned −43 THz, bought with power D[6]. Suppliers are the field's usual set: Toptica, M Squared, Menlo Systems and NKT Photonics for sources; Stable Laser Systems for ultra-low-expansion cavities; Hamamatsu and Andor for check cameras. Single points of failure: the ULE cavity and the clock laser, both sub-ten-vendor markets. Export-control exposure runs through the lasers, not the encoding — Wassenaar Category 6 controls and the US BIS quantum rule of 2024-09-06 apply whichever manifold carries the qubit.
Control, readout & I/O burden
Per-qubit line count is unchanged — the encoding's main commercial attraction. What grows is wavelength count and calibration: extra state preparation, a shelving fidelity, and a check whose false-positive rate feeds the decoder. The check's cost against the clock is the decisive number, and it is favourable on both hosts. Atom arrays already pay 0.5–1 ms imaging inside a 1–4.5 ms round D[11]S[12], so a check that is the imaging is nearly free; ion machines run ~55 ms per layer D[13], making a few-hundred-µs fluorescence check ~1% of it. Yale and AWS showed erasure qubits win only when check time is short against the cycle S[15]G — here it is. The wall at 10³–10⁶ qubits is decoder bandwidth, not I/O: erasure flags roughly double the syndrome payload.
Role in the stack
Two paths carry it: Neutral atoms — alkaline-earth (Yb/Sr), erasure-native (Atom Computing with Microsoft, Princeton, Caltech) and Trapped ions — electronic gates, chip control (IonQ with Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). It requires an alkaline-earth atom or a trapped ion with an accessible metastable manifold; it provides the detectable-decay structure a mid-circuit erasure check consumes; it replaces ground-manifold hyperfine encoding. Switching costs a re-calibrated preparation and readout chain plus one or two lasers. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 1.5×10⁻³ s on the ion path (gate-set), where the encoding adds ≈1%, and 1.3×10⁻³ s on the atom path (transport-set), where it adds nothing. A rare Layer-2 node with no clock penalty, so conversion fraction, not speed, is what to watch. Empty neighbouring slots: no erasure-native encoding for fabricated carriers, and no sub-100-µs erasure check for ions D[7].
Verification (QCVV)
Headline numbers come from Bell-state and randomised-benchmarking estimators with post-selection: shots where the check fired are discarded, so the "erasure-subtracted" fidelity is conditional — legitimate for a channel, illegitimate as a system figure of merit. Princeton's [[4,2,2]] result is the honest form: 1.9(4)× is logical, with erasure information actually used D[8]. Not captured: the check's false-positive and false-negative rates, which can halve effective distance S[15], and correlated leakage.
Conflicts. (i) The graph record records the [[4,2,2]] improvement as 3.6×; arXiv:2506.13724 v1 and v2 both state 1.9(4)×, which we use, treating 3.6× as superseded G. (ii) Oregon's Bell fidelities read 98.56%/99.14% in the arXiv HTML and 98.61%/99.16% in Physical Review A, detuning −43 vs −44 THz; journal values used D[6]. (iii) The 98% conversion figure S[2] is an upper bound on an idealised error inventory, not a missed target.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Princeton | research | US | Originated Yb-171 metastable erasure conversion; [[4,2,2]] demo | D[2][3][8] |
| University of Oregon | research | US | Only metastable-ion gate with erasure conversion; omg mid-circuit cooling | D[6][7] |
| Caltech | research | US | Sr Rydberg erasure excision | D[4] |
| UCLA | research | US | omg blueprint co-author; metastable ion theory | D[1][5] |
| MIT Lincoln Laboratory | research | US | Blueprint co-author; single-ion spin-cat correction | D[1][9] |
| Duke | research | US | Surface-code comparison, ground vs metastable ions | S[5] |
| Atom Computing | developer | US | ¹⁷¹Yb arrays, adoptable without changing species; QBI Stage B | G |
| QuEra | developer | US | Rb arrays using atom loss, not metastable erasure | CG |
| Infleqtion | developer | US | Sr/Rb arrays, 12 logical qubits with loss correction | G |
| IonQ | developer | US | Laser-free gates remove the error omg heralds | D[16]G |
| Quantinuum | developer | US | Ba⁺ Helios; natural omg host, no metastable programme | D[13] |
| Microsoft | user | US | Sells Magne with Atom Computing; erasure-aware decoding | G |
Money. No financing event is earmarked for metastable encoding; this money buys the host platforms.
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · announced 2025-06-09 · closed G
- 2025-11-04 · US DOE · five National QIS Research Centers renewed · $625 M / five years · closed G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, 11 teams incl. Atom Computing, QuEra, IonQ · ≤$15 M each · selected G
- 2026-02-17 · Infleqtion · IPO, NYSE (INFQ) · >$550 M gross · closed G
- 2026-04-27 · Quantum Art · Series A extension · $140 M · closed P[22]
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · CHIPS LOIs, Atom Computing 100 M, Infleqtion 100 M · $2.013 B total · non-binding G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C plus DoC LOI · >$300 M cumulative · Third Point · closed + LOI C[18]G
- 2026-06 · Quantinuum · IPO, Nasdaq (QNT) · 1.68 B · after 600 M at $10 B pre-money · closed G[19]
- 2026-07 · IonQ · M&A, SkyWater Technology · $1.8 B · closed G[20]
- 2026-08-28 · Pasqal · SPAC completion · ~$360 M cash · €16.5 M 2025 revenue · closed P[21]
Market & supply chain. No one sells an omg product; the enabling lasers, cavities and cameras are already a dependency of every host platform, so adoption adds one or two laser channels against systems like Magne (€80 M, 50 logical) G. Only G3 and G4 (early and large-scale fault tolerance) pay for it; G1 benefits marginally via erasure excision in simulators D[4]. G2 and G5–G7 do not.
IP & standards. No patent family specific to metastable erasure encoding was found in a named database as of 3 Sep 2026; nearest granted art is Amazon Technologies US 11,748,652 B1 on heralded amplitude-damping decay (2023-09-05) G. No litigation, no standards body; Stim models the encoding in software C[23].
Roadmaps & track record. (2021 · omg blueprint · partly delivered — Oregon entanglement 2024 D[6], mid-circuit cooling 2026 D[7]; no product.) (2022-01 · 98% conversion · missed by 2.6×, 38(6)% measured D[8].) (2028 · QuEra Libra >256 logical · on roadmap, no metastable commitment G.) (2026/27 · Magne 50 logical · installing, ground-manifold Yb G.) The vendors made no omg promises to break.
Strategic reading. Winners would be alkaline-earth atom vendors and ion vendors still using laser gates; losers, decoder stacks tuned for Pauli noise. Substitution bites from both sides: atom loss is >80% of array leakage and Harvard detected it on ground-manifold Rb for 2.14(13)× below threshold D[11], while laser-free ion gates at 8.4×10⁻⁵ delete the error omg catches D[16].
Open niche: a small QCVV/SFQ research company plugs in at the check, not the qubit. Everything unmeasured here is metrology — false-positive and false-negative rates of the check, correlated leakage across sites, and the conversion fraction under a full circuit. A certified-interval estimator for it has no incumbent, and a cryogenic SFQ pre-decoder compressing erasure flags at the camera is a defensible niche.
Outlook & open questions
Confirm if a gate reports >70% of total error converted with residual below 3×10⁻³, or a vendor announces a metastable product line. Demote if no conversion fraction above 50% is published by end-2027, or a laser-free ion gate below 10⁻⁴ ships at scale. Best case by 2029: an alkaline-earth array runs a distance-5 code with erasure-aware decoding and reports Λ above the loss-only baseline. Worst case: atom loss remains the only erasure anyone needs and this stays a two-laboratory programme.
Open questions. (1) Why is measured conversion 38–50% when the model says 98% — gate, check, or error inventory? (2) Does erasure information still help once false negatives are folded in at distance ≥5? (3) Is the residual Pauli error set by sublevel choice or by the gate laser? (4) Can a metastable ancilla be read non-destructively inside a 1 ms atom cycle? Watch the next Princeton follow-up, whether Atom Computing exposes the metastable manifold, and whether Quantinuum's unpublished "novel code family" is erasure-structured.
Sources
[1] Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Moore, Ransford, Roman, Sage, Wineland · "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states" · Applied Physics Letters · 2021 · https://arxiv.org/abs/2109.01272
[2] Wu, Kolkowitz, Puri, Thompson · "Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays" · Nature Communications 13, 4657 · 2022-01-10 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[3] Ma, Liu, Peng et al. (Princeton) · "High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit" · Nature 622, 279 · 2023-10-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06438-1
[4] Scholl, Shaw, Tsai, Finkelstein, Choi, Endres (Caltech) · "Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator" · Nature 622, 273 · 2023 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[5] Kang, Campbell, Brown (Duke, UCLA) · "Quantum error correction with metastable states of trapped ions using erasure conversion" · PRX Quantum 4, 020358 · 2023-06-30 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.020358
[6] Quinn, Gregory, Moore, Brudney, Metzner, Ritchie, O'Reilly, Wineland, Allcock (Oregon) · "High-fidelity entanglement of metastable trapped-ion qubits with integrated erasure conversion" · Physical Review A; arXiv 2024-11-19 · https://arxiv.org/abs/2411.12727
[7] Brudney, Burns, Gregory, Ritchie, Wineland, Allcock, O'Reilly (Oregon) · "Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the omg architecture" · arXiv:2608.13181 · 2026-08-13 · https://arxiv.org/abs/2608.13181
[8] Princeton · [[4,2,2]] logical qubits with metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion · Nature Physics 22, 910 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0 ; https://arxiv.org/html/2506.13724
[9] DeBry, Chuang, Chiaverini et al. · "Error correction of a logical qubit encoded in a single atomic ion" · Nature Physics · 2026-07-13 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03315-2
[10] Covey et al. · "Midcircuit operations using the omg architecture in neutral atom arrays" · Physical Review X 13, 041035 · 2023 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.041035
[11] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · surface code on 448 atoms with atom-loss superchecks, 2.14(13)× below threshold; CZ 99.854% raw · Nature 649, 39 · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[12] Neutral-atom fault-tolerant architecture study · error-correction rounds 1–4.5 ms · arXiv:2505.15907 · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[13] Quantinuum · Helios: 2Q 7.9×10⁻⁴, leakage 1.1×10⁻⁵/Clifford, ~55 ms per full-width layer · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465
[14] Kubica, Haim, Vaknin, Levine, Retzker · erasure-noise surface-code thresholds · PRX 13, 041022 · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[15] Chang, Singh, Claes, Sahay, Teoh, Puri (Yale) · surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[16] IonQ, Oxford Ionics · laser-free electronic two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286
[17] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[18] Atom Computing · raise of more than 300 M including 100 M DoC letter of intent · PR Newswire · 2026-06-16 · C · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[19] Quantinuum · IPO pricing · 2026-06 · C · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[20] IonQ · completion of the SkyWater Technology acquisition · 2026-07 · C · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[21] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with $360 M in cash · 2026-08-28 · P · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[22] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M · 2026-04-27 · P · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/
[23] Google Quantum AI · Stim, heralded-erasure noise channels · open source · C · https://github.com/quantumlib/Stim
[24] Amazon Technologies (Kubica, Retzker) · US 11,748,652 B1, "Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction" · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[25] US Dept of Commerce, NIST · letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[26] Novo Nordisk Foundation, EIFO · QuNorth "Magne", 1,225 physical / 50 logical, €80 M · 2025-07-17 · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
Open verification items
- Exact Applied Physics Letters volume, page and month for the 2021 omg blueprint [1] — cited from a laboratory publications listing; the journal record itself was not consulted.
- Metastable-manifold lifetimes used as the physical premise (¹⁷¹Yb 6s6p ³P₀, ⁴⁰Ca⁺ D₅/₂) — stated qualitatively; no numeric lifetime verified here.
- Oregon Bell fidelities conflict: 98.56%/99.14% (arXiv HTML) vs 98.61%/99.16% (Physical Review A abstract), detuning −43 vs −44 THz; journal values used [6].
- Princeton [[4,2,2]] logical-decay improvement: graph record says 3.6×, arXiv v1 and v2 both say 1.9(4)×; 1.9(4)× used, Nature Physics main text not accessible to confirm [8].
- Erasure-check false-positive and false-negative rates for both the ¹⁷¹Yb and ⁴⁰Ca⁺ demonstrations — not published in the abstracts consulted.
- Duration and fidelity of Oregon's quantum-logic non-destructive metastable readout [7] — no timing given.
- Exact ECCN mapping of the US BIS quantum interim final rule of 2024-09-06 to metastable-qubit hardware — not verified.
Метастабильное («omg») кодирование со стиранием
Кубит живёт в метастабильном мультиплете, поэтому его доминирующий распад детектируемо выводит систему из подпространства, превращая паулиевские ошибки в локализованные стирания.
Вердикт. Физика подтверждена на атомах и ионах, но измеренная конверсия составляет 38–50%, а не 98%, которые предполагала теория, и ни один поставщик её не отгружает. Понизить, если до конца 2027 г. не появится гейт с конверсией >70%.
Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
omg-кодирование помещает вычислительный базис внутрь долгоживущего метастабильного мультиплета, выбранного так, чтобы доминирующий распад уводил атом или ион наружу из подпространства кубита — в состояние, которое подсвечивает циклический переход. Тогда ошибка есть не паулиевский переворот неизвестного кубита, а геральдированная (heralded) локализованная потеря, то есть стирание (erasure).
Название взято из ионного эскиза архитектуры: optical–metastable–ground — три мультиплета в одном ионном виде, так что один ион служит и кубитом, и анциллой, и охладителем (Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Wineland и коллеги, 2021) D[1]. Wu, Kolkowitz, Puri и Thompson перевели это в количественную форму для нейтральных атомов: 98% ошибок ¹⁷¹Yb конвертируемы, порог растёт с 0.937% при паулиевском шуме до 4.15% при шуме стирания S[2]. Kang, Campbell и Brown перенесли подход на ионы S[5]. Первая аппаратная реализация: Princeton, 2023 D[3].
Координаты (граф технологий): a сродство к носителю 0.0, естественные носители. b характерного времени нет, собственного механизма запутывания нет. c собственного считывания нет; оно делегируется той внутрисхемной (mid-circuit) проверке на стирание, которую само же кодирование и делает возможной. d подвижности нет. e ни модальности управления, ни размещения. f структура ошибок с точки зрения кода: стирание (erasure). g производства нет. Хаб в строгом смысле слова, дотягивающийся до обоих семейств носителей.
Физика и пределы
Механизм — это иерархия времён жизни. В ¹⁷¹Yb кубитом служит ядерный спин часового состояния 6s6p ³P₀; в ⁴⁰Ca⁺ — два зеемановских подуровня D₅/₂. Оба живут долго на фоне длительности схемы и распадаются в основной мультиплет, который рассеивает фотоны на сильном переходе, тогда как метастабильный — нет. Поэтому короткая флуоресцентная проверка сообщает, какой именно узел покинул кодовое пространство, не задевая те, что остались: наведённую ошибку на выживших Princeton измерил на уровне ниже 10⁻⁵ D[3].
Пол задаётся ошибками, которые остаются внутри мультиплета: рамановским рассеянием обратно в подпространство кубита, магнитной дефазировкой на малых зеемановских расщеплениях, нерезонансной связью между вычислительными подуровнями — всё это негеральдированный паулиевский шум. Oregon измерил это разделение: детектируется ~94% спонтанного рамановского рассеяния и практически все события распада, но конвертирована лишь половина полного бюджета ошибок D[6]; в запуске [[4,2,2]] у Princeton конвертировано 38(6)% D[8]. Стирание даёт больше на единицу частоты — при 1% стираний поверхностный код терпит 0.51% паулиевской ошибки, в 5.2× больше стандартного протокола S[14]G, — но выигрыш масштабируется вместе с долей конверсии, так что остаток образует пол, снимаемый только улучшением физики гейта.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: двухкубитный гейт с точностью (fidelity) 99.16% после вычитания стираний на ⁴⁰Ca⁺ D[6] и блок [[4,2,2]], распад которого замедляется в 1.9(4)× при использовании информации о стираниях D[8]. Типичное при масштабе: ничего — все поставляемые машины работают на кубитах в основном мультиплете.
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2022-01 | 98% ошибок ¹⁷¹Yb конвертируемы; порог 0.937% → 4.15% | Princeton | S[2] |
| 2023-10 | Метастабильный ¹⁷¹Yb: 1Q 0.9990(1), CZ 0.980(1), ошибка проверки <10⁻⁵ | Princeton | D[3] |
| 2023-10 | ⁸⁸Sr, белловское состояние ≥0.9971 после исключения стираний | Caltech | D[4] |
| 2024-11 | ⁴⁰Ca⁺, белловское состояние 97.73% «сырое» → 99.16% с вычитанием стираний, ≈400 µs | Oregon | D[6] |
| 2026-06 | [[4,2,2]]: CZ 0.984(1), 38(6)% стираний, распад медленнее в 1.9(4)× | Princeton | D[8] |
| 2026-08 | Внутрисхемное охлаждение в основное состояние и считывание анциллы | Oregon | D[7] |
Доминирующий вклад — неконвертированный остаток: половина «сырой» гейтовой ошибки ⁴⁰Ca⁺ величиной ≈1.4% переживает проверку D[6], равно как и 62(6)% ошибки CZ величиной 1.6(1)% на ¹⁷¹Yb D[8] — намного хуже, чем 99.854% «сырых» на Rb-массиве Harvard D[11] или 7.9×10⁻⁴ на Helios D[13].
Производство, материалы и цепочка поставок
Шага изготовления нет: координата производства — «отсутствует», а кодирование едет на той ловушке, которую использует носитель. Меняется оптика: лазер перевода на полку / часовой лазер (578 nm для ¹⁷¹Yb, 674 nm для Ca⁺, 1762 nm для Ba⁺), перекачка обратно из мультиплета, а в случае Oregon — рамановская пара на 976 nm с отстройкой −43 THz, оплаченная мощностью D[6]. Поставщики — обычный для этой области набор: Toptica, M Squared, Menlo Systems и NKT Photonics для источников; Stable Laser Systems для резонаторов из стекла со сверхнизким расширением; Hamamatsu и Andor для камер проверки. Единые точки отказа: ULE-резонатор и часовой лазер, оба — рынки менее чем на десяток поставщиков. Уязвимость к экспортному контролю идёт через лазеры, а не через кодирование: ограничения Wassenaar категории 6 и квантовое правило US BIS от 2024-09-06 действуют независимо от того, какой мультиплет несёт кубит.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Число линий на кубит не меняется — это главная коммерческая привлекательность кодирования. Растут число длин волн и объём калибровки: дополнительная подготовка состояния, точность перевода на полку и проверка, чья частота ложных срабатываний идёт на вход декодеру. Решающая величина — стоимость проверки в единицах такта, и она благоприятна на обоих носителях. Атомные массивы и так платят 0.5–1 ms за съёмку изображения внутри раунда длительностью 1–4.5 ms D[11]S[12], поэтому проверка, которая и есть эта съёмка, обходится почти даром; ионные машины идут ~55 ms на слой D[13], так что флуоресцентная проверка длительностью в несколько сотен µs составляет от него ~1%. Yale и AWS показали, что кубиты со стиранием выигрывают лишь тогда, когда время проверки мало́ по сравнению с циклом S[15]G, — здесь это выполняется. Стена на 10³–10⁶ кубитах — полоса декодера, а не ввод-вывод: флаги стирания примерно удваивают полезную нагрузку синдрома.
Роль в стеке
Технологию несут два пути платформ: Нейтральные атомы — щёлочноземельные (Yb/Sr), нативные для стирания (Atom Computing совместно с Microsoft, Princeton, Caltech) и Захваченные ионы — электронные гейты, управление на кристалле (IonQ совместно с Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). Оно требует щёлочноземельного атома или захваченного иона с доступным метастабильным мультиплетом; оно даёт структуру детектируемого распада, которую потребляет внутрисхемная проверка на стирание; оно заменяет сверхтонкое кодирование в основном мультиплете. Переход стоит перекалиброванной цепочки подготовки и считывания плюс одного-двух лазеров. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 1.5×10⁻³ s на ионном пути платформы (задаётся гейтами), где кодирование добавляет ≈1%, и 1.3×10⁻³ s на атомном пути (задаётся транспортом), где оно не добавляет ничего. Редкий узел слоя 2 без штрафа по такту, поэтому следить надо за долей конверсии, а не за быстродействием. Соседние пустые слоты: нет нативного для стирания кодирования для изготовленных носителей и нет проверки на стирание быстрее 100 µs для ионов D[7].
Верификация (QCVV)
Заголовочные числа получены оценщиками по белловским состояниям и рандомизированному бенчмаркингу с постселекцией: прогоны, в которых сработала проверка, отбрасываются, поэтому точность «с вычитанием стираний» является условной — законной для канала и незаконной как системный показатель качества. Результат Princeton по [[4,2,2]] — честная форма: 1.9(4)× относится к логическому уровню, причём информация о стираниях действительно используется D[8]. Не охвачено: частоты ложных срабатываний и пропусков проверки, способные вдвое сократить эффективное расстояние S[15], и коррелированная утечка.
Конфликты. (i) Запись графа фиксирует улучшение на [[4,2,2]] как 3.6×; arXiv:2506.13724 v1 и v2 обе указывают 1.9(4)×, что мы и используем, считая 3.6× устаревшим G. (ii) Точности белловских состояний у Oregon читаются как 98.56%/99.14% в HTML на arXiv и как 98.61%/99.16% в Physical Review A, отстройка −43 против −44 THz; использованы журнальные значения D[6]. (iii) Цифра конверсии 98% S[2] — верхняя граница по идеализированной описи ошибок, а не сорванная цель.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Princeton | исследования | США | Породил конверсию в стирание на метастабильном Yb-171; демонстрация [[4,2,2]] | D[2][3][8] |
| University of Oregon | исследования | США | Единственный гейт на метастабильных ионах с конверсией в стирание; внутрисхемное охлаждение в архитектуре omg | D[6][7] |
| Caltech | исследования | США | Исключение стираний на ридберговских состояниях Sr | D[4] |
| UCLA | исследования | США | Соавтор эскиза архитектуры omg; теория метастабильных ионов | D[1][5] |
| MIT Lincoln Laboratory | исследования | США | Соавтор эскиза архитектуры; коррекция логического кубита на спиновом кот-состоянии одиночного иона | D[1][9] |
| Duke | исследования | США | Сравнение на поверхностном коде: ионы в основном и в метастабильном мультиплете | S[5] |
| Atom Computing | разработчик | США | Массивы ¹⁷¹Yb, внедрение возможно без смены атомного вида; QBI Stage B | G |
| QuEra | разработчик | США | Массивы Rb, использующие потерю атома, а не метастабильное стирание | CG |
| Infleqtion | разработчик | США | Массивы Sr/Rb, 12 логических кубитов с коррекцией потерь | G |
| IonQ | разработчик | США | Безлазерные гейты устраняют ту самую ошибку, которую геральдирует omg | D[16]G |
| Quantinuum | разработчик | США | Ba⁺ Helios; естественный носитель для omg, но метастабильной программы нет | D[13] |
| Microsoft | пользователь | США | Продаёт Magne совместно с Atom Computing; декодирование с учётом стираний | G |
Деньги. Ни одно событие финансирования не выделено специально под метастабильное кодирование; эти деньги покупают платформы-носители.
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · объявлено 2025-06-09 · закрыто G
- 2025-11-04 · US DOE · продление пяти National QIS Research Centers · $625 M / пять лет · закрыто G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, 11 команд, среди них Atom Computing, QuEra, IonQ · ≤$15 M каждой · отобраны G
- 2026-02-17 · Infleqtion · IPO, NYSE (INFQ) · >$550 M брутто · закрыто G
- 2026-04-27 · Quantum Art · расширение раунда Series A · $140 M · закрыто P[22]
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · письма о намерениях по CHIPS, Atom Computing 100 M, Infleqtion 100 M · $2.013 B суммарно · необязывающие G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C плюс письмо о намерениях DoC · >$300 M накопленным итогом · Third Point · закрыто + LOI C[18]G
- 2026-06 · Quantinuum · IPO, Nasdaq (QNT) · 1.68 B · после 600 M при оценке $10 B до размещения · закрыто G[19]
- 2026-07 · IonQ · M&A, SkyWater Technology · $1.8 B · закрыто G[20]
- 2026-08-28 · Pasqal · завершение сделки SPAC · ~$360 M денежными средствами · выручка €16.5 M за 2025 г. · закрыто P[21]
Рынок и цепочка поставок. Продукта omg никто не продаёт; обеспечивающие его лазеры, резонаторы и камеры и так являются зависимостью каждой платформы-носителя, так что внедрение добавляет один-два лазерных канала к системам вроде Magne (€80 M, 50 логических) G. Платят за это только G3 и G4 (ранняя и крупномасштабная отказоустойчивость); G1 выигрывает незначительно — через исключение стираний в симуляторах D[4]. G2 и G5–G7 не выигрывают.
ИС и стандарты. Патентного семейства, специфичного именно для метастабильного кодирования со стиранием, в поименованной базе по состоянию на 3 сентября 2026 г. не найдено; ближайший выданный аналог — Amazon Technologies US 11,748,652 B1 на геральдирование распада с амплитудным затуханием (2023-09-05) G. Судебных споров нет, органа стандартизации нет; Stim моделирует это кодирование программно C[23].
Дорожные карты и послужной список. (2021 · эскиз архитектуры omg · выполнен частично — запутывание в Oregon в 2024 г. D[6], внутрисхемное охлаждение в 2026 г. D[7]; продукта нет.) (2022-01 · конверсия 98% · промах в 2.6×, измерено 38(6)% D[8].) (2028 · QuEra Libra, >256 логических · есть в дорожной карте, обязательств по метастабильному варианту нет G.) (2026/27 · Magne, 50 логических · в стадии установки, Yb в основном мультиплете G.) Обещаний по omg поставщики не давали, так что и нарушать нечего.
Стратегическое прочтение. Выиграли бы поставщики щёлочноземельных атомов и те ионные поставщики, которые всё ещё применяют лазерные гейты; проиграли бы декодерные стеки, настроенные на паулиевский шум. Замещение подступает с обеих сторон: потеря атома составляет >80% утечки в массиве, и Harvard детектировал её на Rb в основном мультиплете, получив 2.14(13)× ниже порога D[11], тогда как безлазерные ионные гейты на уровне 8.4×10⁻⁵ попросту уничтожают ту ошибку, которую ловит omg D[16].
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ подключается на уровне проверки, а не кубита. Всё неизмеренное здесь — метрология: частоты ложных срабатываний и пропусков проверки, коррелированная утечка между узлами и доля конверсии в полной схеме. У оценщика с сертифицированным доверительным интервалом для неё нет действующего игрока, а криогенный SFQ-преддекодер, сжимающий флаги стирания прямо у камеры, — защитимая ниша.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если для гейта будет заявлена конверсия >70% полной ошибки при остатке ниже 3×10⁻³ либо если поставщик объявит продуктовую линейку на метастабильных состояниях. Понизить, если до конца 2027 г. не будет опубликована доля конверсии выше 50% либо если безлазерный ионный гейт с ошибкой ниже 10⁻⁴ пойдёт в серийную поставку. Лучший случай к 2029 г.: щёлочноземельный массив исполняет код расстояния 5 с декодированием, учитывающим стирания, и сообщает Λ выше базовой линии, построенной на одних лишь потерях. Худший случай: потеря атома остаётся единственным стиранием, которое кому-либо нужно, и всё это остаётся программой двух лабораторий.
Открытые вопросы. (1) Почему измеренная конверсия составляет 38–50%, когда модель обещает 98%, — виноват гейт, проверка или опись ошибок? (2) Помогает ли информация о стираниях по-прежнему, если на расстоянии ≥5 учесть пропуски? (3) Чем задана остаточная паулиевская ошибка — выбором подуровней или гейтовым лазером? (4) Можно ли считать метастабильную анциллу неразрушающим образом внутри атомного цикла в 1 ms? Следить за следующей работой Princeton, за тем, откроет ли Atom Computing доступ к метастабильному мультиплету, и за тем, имеет ли неопубликованное «новое семейство кодов» Quantinuum структуру стирания.
Источники
[1] Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Moore, Ransford, Roman, Sage, Wineland · "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states" · Applied Physics Letters · 2021 · https://arxiv.org/abs/2109.01272
[2] Wu, Kolkowitz, Puri, Thompson · "Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays" · Nature Communications 13, 4657 · 2022-01-10 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[3] Ma, Liu, Peng et al. (Princeton) · "High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit" · Nature 622, 279 · 2023-10-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06438-1
[4] Scholl, Shaw, Tsai, Finkelstein, Choi, Endres (Caltech) · "Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator" · Nature 622, 273 · 2023 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[5] Kang, Campbell, Brown (Duke, UCLA) · "Quantum error correction with metastable states of trapped ions using erasure conversion" · PRX Quantum 4, 020358 · 2023-06-30 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.020358
[6] Quinn, Gregory, Moore, Brudney, Metzner, Ritchie, O'Reilly, Wineland, Allcock (Oregon) · "High-fidelity entanglement of metastable trapped-ion qubits with integrated erasure conversion" · Physical Review A; arXiv 2024-11-19 · https://arxiv.org/abs/2411.12727
[7] Brudney, Burns, Gregory, Ritchie, Wineland, Allcock, O'Reilly (Oregon) · "Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the omg architecture" · arXiv:2608.13181 · 2026-08-13 · https://arxiv.org/abs/2608.13181
[8] Princeton · [[4,2,2]] logical qubits with metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion · Nature Physics 22, 910 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0 ; https://arxiv.org/html/2506.13724
[9] DeBry, Chuang, Chiaverini et al. · "Error correction of a logical qubit encoded in a single atomic ion" · Nature Physics · 2026-07-13 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03315-2
[10] Covey et al. · "Midcircuit operations using the omg architecture in neutral atom arrays" · Physical Review X 13, 041035 · 2023 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.041035
[11] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · surface code on 448 atoms with atom-loss superchecks, 2.14(13)× below threshold; CZ 99.854% raw · Nature 649, 39 · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[12] Neutral-atom fault-tolerant architecture study · error-correction rounds 1–4.5 ms · arXiv:2505.15907 · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[13] Quantinuum · Helios: 2Q 7.9×10⁻⁴, leakage 1.1×10⁻⁵/Clifford, ~55 ms per full-width layer · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465
[14] Kubica, Haim, Vaknin, Levine, Retzker · erasure-noise surface-code thresholds · PRX 13, 041022 · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[15] Chang, Singh, Claes, Sahay, Teoh, Puri (Yale) · surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[16] IonQ, Oxford Ionics · laser-free electronic two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286
[17] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[18] Atom Computing · raise of more than 300 M including 100 M DoC letter of intent · PR Newswire · 2026-06-16 · C · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[19] Quantinuum · IPO pricing · 2026-06 · C · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[20] IonQ · completion of the SkyWater Technology acquisition · 2026-07 · C · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[21] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with $360 M in cash · 2026-08-28 · P · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[22] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M · 2026-04-27 · P · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/
[23] Google Quantum AI · Stim, heralded-erasure noise channels · open source · C · https://github.com/quantumlib/Stim
[24] Amazon Technologies (Kubica, Retzker) · US 11,748,652 B1, "Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction" · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[25] US Dept of Commerce, NIST · letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[26] Novo Nordisk Foundation, EIFO · QuNorth "Magne", 1,225 physical / 50 logical, €80 M · 2025-07-17 · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
Открытые пункты верификации
- Точные том, страница и месяц Applied Physics Letters для эскиза архитектуры omg 2021 г. [1] — цитируется по списку публикаций лаборатории; сама журнальная запись не использовалась.
- Времена жизни метастабильных мультиплетов, взятые как физическая предпосылка (¹⁷¹Yb 6s6p ³P₀, ⁴⁰Ca⁺ D₅/₂), — заявлены качественно; ни одно численное значение времени жизни здесь не проверено.
- Конфликт по точностям белловских состояний Oregon: 98.56%/99.14% (HTML на arXiv) против 98.61%/99.16% (аннотация Physical Review A), отстройка −43 против −44 THz; использованы журнальные значения [6].
- Улучшение логического распада Princeton на [[4,2,2]]: запись графа говорит 3.6×, arXiv v1 и v2 обе говорят 1.9(4)×; использовано 1.9(4)×, основной текст Nature Physics для подтверждения недоступен [8].
- Частоты ложных срабатываний и пропусков проверки на стирание для обеих демонстраций, ¹⁷¹Yb и ⁴⁰Ca⁺, — в просмотренных аннотациях не опубликованы.
- Длительность и точность неразрушающего считывания метастабильного состояния средствами квантовой логики у Oregon [7] — тайминг не приведён.
- Точное сопоставление ECCN промежуточного окончательного квантового правила US BIS от 2024-09-06 с аппаратурой на метастабильных кубитах — не проверено.
GKP grid encoding
A qubit encoded in periodic grid states of one bosonic mode — microwave cavity or optical — correcting small quadrature shifts and handing the decoder an analogue syndrome.
Verdict. The only encoding whose syndrome is continuous, and the only one whose every headline number is still post-selected. Unconditional logical error remains unpublished on both branches.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Gottesman, Kitaev and Preskill (Phys. Rev. A 64, 012310, 2001) encode a qubit in a comb of position/momentum grid states of one oscillator: the stabilisers are commuting displacements, and shifts below half the lattice spacing are correctable S[1]. Ideal grid states need infinite energy, so every device approximates them at finite squeezing. The graph record's 2020 date is Campagne-Ibarcq et al. (Yale, Nature 584, 2020-08-19): square and hexagonal GKP states in a superconducting microwave cavity, logical errors suppressed by feedback on non-destructive measurement rather than post-selection D[2].
Coordinates: partly fabricated (0.75) — a continuous-variable mode inside a fabricated cavity or photonic circuit; no control channel, readout or transport of its own; Gaussian error structure. "Grid states in a bosonic (microwave cavity) or optical mode; corrects small shifts; needs ~10 dB squeezing" (graph record).
Physics & limits
The syndrome is analogue: measuring each quadrature modulo the lattice period returns a real number, so the decoder receives the size of the shift, not a bit. That soft information is GKP's architectural argument, and why concatenating GKP under an outer code beats concatenating a bare qubit. The floor is squeezing: finite squeezing broadens each comb tooth, and once the shift distribution has weight beyond half the lattice spacing the correction applies the wrong displacement and the error becomes logical. The graph record's ~10 dB is the working requirement, architecture-dependent rather than a constant, and loss is what spends it. What moves the floor: higher-Q cavities, lower-loss photonics, state breeding to raise effective above physical squeezing, and an outer code that relaxes the per-mode requirement.
Engineering state of the art
Best demonstrated is a memory, not a computation. The largest coherence gain from any bosonic code remains Yale's 2.27(7), on a GKP qubit with reinforcement-learning-tuned real-time correction D[3]; the qudit extension gives 1.82(3) for a qutrit and 1.87(3) for a ququart, cavity T₁ = 631 µs D[4]. Nord Quantique's single-mode grid qubit reaches 0.0081(2) logical error per round and SPAM 7(7)×10⁻⁴ on cardinal states, but only on shots surviving an all-agree post-selection, 0.24 in preparation × 0.39 in measurement D[6]. Nothing here resembles Λ scaling, and the dominant budget term is acceptance, not the conditional error rate quoted.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-03 | Real-time GKP correction beyond break-even, gain 2.27(7) | Yale | D[3] |
| 2025-05 | GKP qudits beyond break-even: qutrit 1.82(3), ququart 1.87(3) | UCSB/Google Quantum AI | D[4] |
| 2025-06 | GKP state on an integrated SiN chip at room temperature, 0.62 dB effective squeezing | Xanadu | D[5] |
| 2026-07 | Single-mode grid qubit: 0.0081(2)/round, survival 0.24×0.39 | Nord Quantique | D[6] |
Manufacturing, materials & supply chain
The two branches share no supply chain. Microwave GKP is machined, not lithographed: aluminium or niobium 3D cavities — Nord Quantique's is a double-post design — plus an ancilla transmon and readout chain per mode, and a refrigerator whose volume, not wafer area, sets the qubit count D[6]. Optical GKP is a 300 mm silicon-nitride process at room temperature, with squeezed-light generation, photon-number-resolving detection and packaging as cost drivers; Xanadu reports 0.085 dB edge-coupling loss per facet, with Corning and DISCO CG. No GKP-specific export control exists; the microwave branch inherits ECCN 3A904 G[11].
Control, readout & I/O burden
Microwave GKP is control-heavy per mode. Stabilisation needs conditional-displacement drives and feedback inside the cavity lifetime, and each mode carries an ancilla transmon whose errors propagate into it — the ancilla, not the cavity, is the practical limit at 360 µs–1 ms storage D[4][6]. The I/O unit is a mode plus a full transmon control-and-readout chain, so at 10³ modes the wiring burden exceeds a bare transmon lattice; efficiency pays only once one mode replaces many physical qubits. Optical GKP substitutes homodyne detection per mode and GHz feed-forward across thousands of detector channels, unproven at system level D[7].
Role in the stack
GKP requires a bosonic cavity mode in the microwave branch and a roughly 10 dB squeezed mode in the optical one; it supplies the inner qubit for bosonic concatenation and is the direct alternative to cat encoding in that slot. It sits on the superconducting bosonic path (Nord Quantique; Alice & Bob and AWS on the cat variant) and the photonic continuous-variable path (Xanadu), whose architecture concatenates GKP under a qLDPC outer code CG. Switching from cat to GKP swaps a biased channel for an unbiased one with an analogue syndrome: the outer code must be redesigned. The graph record fixes no characteristic time, so its contribution to the derived clock (= sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset, 1.44 µs on the cat path) is a stabilisation round no actor publishes.
Verification (QCVV)
Three quantities are reported as if commensurable. Gain is a ratio of decay rates against the best passive encoding D[3][4]; logical error per round is conditional on survival D[6]; effective squeezing is a state-quality measure D[5]. None converts into another. Xanadu's 0.62 dB effective squeezing is not comparable with raw quadrature squeezing such as the 1.4 dB on periodically poled thin-film lithium niobate D[8], and its "24.1× above threshold" is a system-loss metric RG. No independent replication of the Nord Quantique or UCSB/Google results exists as of 4 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Nord Quantique | Developer | CA | Single-mode microwave grid qubits | D[6] |
| Xanadu | Developer | CA | On-chip optical GKP sources; GKP-under-qLDPC architecture | D[5] |
| Google Quantum AI | Research | US | Qudit GKP beyond break-even, with UCSB | D[4] |
| Corning | Supplier | US | Fibre-array packaging for Xanadu's chips | CG |
Money.
- 2025-11-06 · Nord Quantique and Xanadu · DARPA QBI Stage B selections · 5 M initial, up to 15 M each · DARPA · closed G
- 2026-03-26 · Xanadu · SPAC listing with Crane Harbor · ~302 M gross, ~40% below plan · closed; ~US686 M liquidity at 2026-06-30 CG
- 2026-05-18 · Nord Quantique · growth equity · 30 M at a 1.4 B valuation · closed CG
- 2026-08-28 · Xanadu · Toronto factory funding · CAD 195 M · Government of Canada · announced G
Market & supply chain. No one sells GKP; both branches buy their host platform's equipment — cavity machining, TWPA readout and refrigerators on one side, a narrow set of squeezed-light and photon-number-resolving detector suppliers plus specialist packaging on the other. G3 and G4 are the only goals that pay for GKP.
IP & standards. No dated GKP-specific patent-family count was found; aggregate sector figures (IBM 4,388, Google 2,385 families to 2026-06-30) do not break out continuous-variable encodings P[9]. The 2001 construction is prior art, pushing defensible IP into state preparation, breeding and ancilla-control circuits. No standards activity found.
Roadmaps & track record. Xanadu (promised 2026-08-31): loss 24.1× above threshold in 2026 → 1.0× in 2030, 200 logical qubits by 2029, 1,000+ by 2031, on a GKP-plus-qLDPC architecture RG. Nord Quantique (company material): 100+ logical by 2029 at "1:1 physical to logical" R[10]. Xanadu quantified its roadmap but raised ~40% below plan against a best published state of 0.62 dB; Nord Quantique's claim rests on a device whose combined survival is under 10%.
Strategic reading. GKP is the hardware-efficiency bet against surface-code brute force: if the squeezing and acceptance gaps close, one mode replaces the tens-to-hundreds of physical qubits an outer code needs. If they hold, both developers fall back on cat or discrete-variable encodings and lose the qubit-count argument behind their valuations, while surface-code incumbents lose nothing. Cat encoding is the substitution threat in the same slot.
Open niche: a small QCVV/SFQ house can plug in where the field is weakest: unconditional (non-post-selected) logical-error characterisation, protocols making gain, per-round error and effective squeezing mutually convertible, and independent replication of survival claims.
Outlook & open questions
Confirm or demote within 12–24 months: does any GKP demonstration publish an unconditional logical error rate; does Nord Quantique lift combined survival above 10%; does an optical GKP state pass 1 dB effective squeezing. Best case by 2029: a multi-mode GKP logical qubit below break-even without post-selection, under a qLDPC outer code. Worst case: it stays a post-selected memory while cat and erasure encodings carry the bosonic path.
Sources
[1] Gottesman, Kitaev, Preskill · "Encoding a qubit in an oscillator" · Phys. Rev. A 64, 012310 · 2001 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0008040
[2] Campagne-Ibarcq, Eickbusch, Touzard, Zalys-Geller, Frattini, Sivak et al. (Yale) · "Quantum error correction of a qubit encoded in grid states of an oscillator" · Nature 584, 368 · 2020-08-19 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2603-3
[3] Sivak, Eickbusch, Royer, Singh et al. (Yale) · "Real-time quantum error correction beyond break-even" · Nature 616 · 2023-03-22 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-05782-6
[4] Brock, Singh, Eickbusch, Sivak, Ding, Frunzio, Girvin, Devoret (UC Santa Barbara and Google Quantum AI) · "Quantum error correction of qudits beyond break-even" · Nature 641, 612 · 2025-05-14 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y
[5] Xanadu · "Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits" · Nature · 2025-06-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[6] Turcotte, St-Jean, Pessonneaux, Shillito, Kulchytskyy, Lachance-Quirion, Royer (Nord Quantique; Université de Sherbrooke) · "Quantum error correction of a grid-state qubit with state preparation and measurement errors below 10⁻³" · arXiv:2607.06718 · 2026-07-07 · https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] Xanadu · Aurora, 35 chips, 12 modes per 1 MHz cycle at ~14 dB total loss · Nature · 2025-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[8] Shi, Baiju, Chen et al. · "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides" · arXiv:2508.08599; Nanophotonics · 2025-08-12 · https://arxiv.org/abs/2508.08599
[9] PatSnap · quantum patent-family counts to 2026-06-30 P · 2026-06-30 · (PatSnap report as cited in the main report's superconducting section)
[10] Nord Quantique · company roadmap statements C · 2026 · https://www.nordquantique.com/
[11] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs including 3A904 (dilution refrigerators) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Open verification items
No unconditional (non-post-selected) logical error rate has been published for any GKP demonstration on either branch. The relationship between Xanadu's "24.1× above threshold" system-loss figure and its 0.62 dB effective squeezing is not derivable from the sources reviewed. The ~10 dB squeezing requirement is quoted from the graph record and is architecture-dependent; no single threshold paper is cited for it here. Nord Quantique's "100+ logical by 2029" is taken from company web material with no dated release located. No GKP-specific patent family or export-control category was found.
Сеточное кодирование GKP
Кубит, закодированный в периодических сеточных состояниях одной бозонной моды — микроволнового резонатора или оптической, — исправляющий малые сдвиги квадратур и передающий декодеру аналоговый синдром.
Вердикт. Единственное кодирование с непрерывным синдромом и единственное, у которого всякое заголовочное число до сих пор получено пост-селекцией. Безусловная логическая ошибка на обеих ветвях остаётся неопубликованной.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Gottesman, Kitaev и Preskill (Phys. Rev. A 64, 012310, 2001) кодируют кубит в гребёнке координатно-импульсных сеточных состояний одного осциллятора: стабилизаторами служат коммутирующие смещения, а сдвиги меньше половины периода решётки исправимы S[1]. Идеальные сеточные состояния требуют бесконечной энергии, поэтому всякое устройство приближает их при конечном сжатии. Дата 2020 в графе технологий — это Campagne-Ibarcq et al. (Yale, Nature 584, 2020-08-19): квадратные и гексагональные GKP-состояния в сверхпроводниковом микроволновом резонаторе, где логические ошибки подавляются обратной связью по неразрушающему измерению, а не пост-селекцией D[2].
Координаты: частично фабрикуемое (0.75) — мода с непрерывными переменными внутри изготовленного резонатора или фотонной схемы; ни собственного канала управления, ни считывания, ни транспорта; гауссова структура ошибок. «Сеточные состояния в бозонной (микроволновый резонатор) или оптической моде; исправляет малые сдвиги; требует ~10 dB сжатия» (запись графа технологий).
Физика и пределы
Синдром аналоговый: измерение каждой квадратуры по модулю периода решётки возвращает вещественное число, так что декодер получает величину сдвига, а не бит. Эта мягкая информация и есть архитектурный аргумент GKP и причина, по которой конкатенация GKP под внешним кодом выигрывает у конкатенации голого кубита. Предел снизу задаётся сжатием: конечное сжатие уширяет каждый зуб гребёнки, и как только распределение сдвигов набирает вес за пределами половины периода решётки, коррекция прикладывает неверное смещение и ошибка становится логической. Указанные в графе технологий ~10 dB — рабочее требование, зависящее от архитектуры, а не константа, и расходуются они на потери. Что сдвигает этот предел: резонаторы с более высокой добротностью, фотоника с меньшими потерями, разведение состояний (breeding), поднимающее эффективное сжатие выше физического, и внешний код, ослабляющий требование в расчёте на моду.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее из продемонстрированного — память, а не вычисление. Наибольший выигрыш по когерентности среди всех бозонных кодов по-прежнему принадлежит Yale — 2.27(7), на GKP-кубите с коррекцией в реальном времени, настроенной обучением с подкреплением D[3]; кудитное расширение даёт 1.82(3) для кутрита и 1.87(3) для кукварта при T₁ резонатора = 631 µs D[4]. Одномодовый сеточный кубит Nord Quantique достигает логической ошибки 0.0081(2) на раунд и SPAM 7(7)×10⁻⁴ на кардинальных состояниях, но только на тех прогонах, что пережили пост-селекцию по полному согласию: 0.24 при подготовке × 0.39 при измерении D[6]. Ничто здесь не напоминает Λ-масштабирование, и доминирующим членом бюджета оказывается доля принятых прогонов, а не приводимая условная частота ошибок.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-03 | Коррекция GKP в реальном времени за точкой безубыточности (break-even), выигрыш 2.27(7) | Yale | D[3] |
| 2025-05 | GKP-кудиты за break-even: кутрит 1.82(3), кукварт 1.87(3) | UCSB/Google Quantum AI | D[4] |
| 2025-06 | GKP-состояние на интегральном SiN-чипе при комнатной температуре, эффективное сжатие 0.62 dB | Xanadu | D[5] |
| 2026-07 | Одномодовый сеточный кубит: 0.0081(2) на раунд, выживаемость 0.24×0.39 | Nord Quantique | D[6] |
Производство, материалы и цепочка поставок
У двух ветвей нет общей цепочки поставок. Микроволновый GKP изготавливается механической обработкой, а не литографией: алюминиевые или ниобиевые 3D-резонаторы — у Nord Quantique это конструкция с двумя штырями (double-post) — плюс вспомогательный трансмон-ancilla и тракт считывания на каждую моду, и рефрижератор, объём которого, а не площадь пластины, задаёт число кубитов D[6]. Оптический GKP — это процесс на нитриде кремния на 300 mm при комнатной температуре, где драйверами стоимости выступают генерация сжатого света, детектирование с разрешением числа фотонов и корпусирование; Xanadu сообщает о потерях торцевой стыковки 0.085 dB на грань, совместно с Corning и DISCO CG. Специфичного для GKP экспортного контроля не существует; микроволновая ветвь наследует ECCN 3A904 G[11].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Микроволновый GKP тяжёл по управлению в расчёте на моду. Стабилизация требует импульсов условного смещения и обратной связи внутри времени жизни резонатора, а каждая мода несёт вспомогательный трансмон, чьи ошибки в неё проникают: практическим пределом при хранении 360 µs–1 ms оказывается ancilla, а не резонатор D[4][6]. Единицей ввода-вывода служит мода плюс полный трансмонный тракт управления и считывания, поэтому на 10³ мод нагрузка на разводку превосходит голую трансмонную решётку; эффективность окупается лишь тогда, когда одна мода заменяет много физических кубитов. Оптический GKP взамен требует гомодинного детектирования на каждую моду и упреждающей связи (feed-forward) на GHz-скоростях по тысячам детекторных каналов, что на системном уровне не подтверждено D[7].
Роль в стеке
GKP требует бозонной резонаторной моды в микроволновой ветви и моды со сжатием порядка 10 dB в оптической; он поставляет внутренний кубит для бозонной конкатенации и является прямой альтернативой кот-коду в этом слоте. Он лежит на сверхпроводниковом бозонном пути платформы (Nord Quantique; Alice & Bob и AWS — на кот-кодовом варианте) и на фотонном пути с непрерывными переменными (Xanadu), архитектура которого конкатенирует GKP под внешним qLDPC-кодом CG. Переход от кот-кода к GKP меняет смещённый канал на несмещённый с аналоговым синдромом: внешний код приходится проектировать заново. Запись графа технологий не фиксирует характерного времени, поэтому его вкладом в производный такт (= сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс, 1.44 µs на кот-пути) является раунд стабилизации, который не публикует ни один актор.
Верификация (QCVV)
Три величины сообщаются так, как если бы они были соизмеримы. Выигрыш — это отношение скоростей распада к лучшему пассивному кодированию D[3][4]; логическая ошибка на раунд условна по выживаемости D[6]; эффективное сжатие — мера качества состояния D[5]. Ни одна из них не переводится в другую. Эффективное сжатие Xanadu в 0.62 dB несопоставимо с сырым квадратурным сжатием вроде 1.4 dB на периодически поляризованном тонкоплёночном ниобате лития D[8], а её «24.1× выше порога» — метрика системных потерь RG. Независимого воспроизведения результатов Nord Quantique или UCSB/Google по состоянию на 4 сентября 2026 г. не существует.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Nord Quantique | Разработчик | Канада | Одномодовые микроволновые сеточные кубиты | D[6] |
| Xanadu | Разработчик | Канада | Оптические источники GKP на кристалле; архитектура «GKP под qLDPC» | D[5] |
| Google Quantum AI | Исследования | США | Кудитный GKP за break-even, совместно с UCSB | D[4] |
| Corning | Поставщик | США | Корпусирование волоконных сборок для чипов Xanadu | CG |
Деньги.
- 2025-11-06 · Nord Quantique и Xanadu · отбор в Stage B программы DARPA QBI · 5 M первоначально, до 15 M каждой · DARPA · закрыто G
- 2026-03-26 · Xanadu · листинг через SPAC с Crane Harbor · ~302 M брутто, ~40% ниже плана · закрыт; ликвидность ~US686 M на 2026-06-30 CG
- 2026-05-18 · Nord Quantique · раунд роста · 30 M при оценке 1.4 B · закрыт CG
- 2026-08-28 · Xanadu · финансирование завода в Toronto · CAD 195 M · Government of Canada · объявлено G
Рынок и цепочка поставок. GKP никто не продаёт; обе ветви закупают оборудование своей несущей платформы — механическую обработку резонаторов, TWPA-считывание и рефрижераторы с одной стороны, узкий круг поставщиков сжатого света и детекторов с разрешением числа фотонов плюс специализированное корпусирование с другой. За GKP платят только цели G3 и G4.
ИС и стандарты. Датированного подсчёта патентных семейств именно по GKP найти не удалось; агрегированные отраслевые цифры (IBM 4,388, Google 2,385 семейств на 2026-06-30) не выделяют кодирования с непрерывными переменными P[9]. Конструкция 2001 года представляет собой предшествующий уровень техники, что выталкивает защитимую ИС в схемы подготовки состояний, breeding и управления вспомогательным кубитом. Стандартизационной активности не обнаружено.
Дорожные карты и послужной список. Xanadu (обещано 2026-08-31): потери 24.1× выше порога в 2026 году → 1.0× в 2030 году, 200 логических кубитов к 2029 году, 1,000+ к 2031 году, на архитектуре «GKP плюс qLDPC» RG. Nord Quantique (материалы компании): 100+ логических к 2029 году при «1:1 физических к логическим» R[10]. Xanadu количественно оформила свою дорожную карту, но привлекла ~40% ниже плана при лучшем опубликованном состоянии в 0.62 dB; утверждение Nord Quantique опирается на устройство, совокупная выживаемость которого ниже 10%.
Стратегическое прочтение. GKP — это ставка на аппаратную эффективность против грубой силы поверхностного кода: если разрывы по сжатию и по доле принятых прогонов закроются, одна мода заменит те десятки-сотни физических кубитов, которых требует внешний код. Если разрывы устоят, оба разработчика откатятся к кот-кодам или кодированиям с дискретными переменными и потеряют аргумент о числе кубитов, стоящий за их оценками, тогда как действующие игроки поверхностного кода не потеряют ничего. Угроза замещения в том же слоте — кот-код.
Открытая ниша: небольшой QCVV/SFQ-коллектив может встроиться там, где поле слабее всего: безусловная (без пост-селекции) характеризация логической ошибки, протоколы, делающие взаимно переводимыми выигрыш, ошибку на раунд и эффективное сжатие, и независимое воспроизведение заявлений о выживаемости.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе в течение 12–24 месяцев: опубликует ли хоть одна GKP-демонстрация безусловную частоту логических ошибок; поднимет ли Nord Quantique совокупную выживаемость выше 10%; преодолеет ли оптическое GKP-состояние 1 dB эффективного сжатия. Лучший случай к 2029 году: многомодовый логический GKP-кубит ниже break-even без пост-селекции, под внешним qLDPC-кодом. Худший случай: он остаётся пост-селектированной памятью, а бозонный путь несут кот-коды и кодирования со стиранием (erasure).
Источники
[1] Gottesman, Kitaev, Preskill · "Encoding a qubit in an oscillator" · Phys. Rev. A 64, 012310 · 2001 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0008040
[2] Campagne-Ibarcq, Eickbusch, Touzard, Zalys-Geller, Frattini, Sivak et al. (Yale) · "Quantum error correction of a qubit encoded in grid states of an oscillator" · Nature 584, 368 · 2020-08-19 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2603-3
[3] Sivak, Eickbusch, Royer, Singh et al. (Yale) · "Real-time quantum error correction beyond break-even" · Nature 616 · 2023-03-22 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-05782-6
[4] Brock, Singh, Eickbusch, Sivak, Ding, Frunzio, Girvin, Devoret (UC Santa Barbara and Google Quantum AI) · "Quantum error correction of qudits beyond break-even" · Nature 641, 612 · 2025-05-14 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y
[5] Xanadu · "Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits" · Nature · 2025-06-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[6] Turcotte, St-Jean, Pessonneaux, Shillito, Kulchytskyy, Lachance-Quirion, Royer (Nord Quantique; Université de Sherbrooke) · "Quantum error correction of a grid-state qubit with state preparation and measurement errors below 10⁻³" · arXiv:2607.06718 · 2026-07-07 · https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] Xanadu · Aurora, 35 chips, 12 modes per 1 MHz cycle at ~14 dB total loss · Nature · 2025-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[8] Shi, Baiju, Chen et al. · "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides" · arXiv:2508.08599; Nanophotonics · 2025-08-12 · https://arxiv.org/abs/2508.08599
[9] PatSnap · quantum patent-family counts to 2026-06-30 P · 2026-06-30 · (PatSnap report as cited in the main report's superconducting section)
[10] Nord Quantique · company roadmap statements C · 2026 · https://www.nordquantique.com/
[11] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs including 3A904 (dilution refrigerators) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Открытые пункты верификации
Ни для одной GKP-демонстрации ни на одной из ветвей не опубликована безусловная (без пост-селекции) частота логических ошибок. Связь между системной цифрой потерь Xanadu «24.1× выше порога» и её эффективным сжатием 0.62 dB из рассмотренных источников не выводится. Требование сжатия ~10 dB приведено по записи графа технологий и зависит от архитектуры; отдельная пороговая работа для него здесь не цитируется. Заявление Nord Quantique «100+ логических к 2029 году» взято из веб-материалов компании, датированного релиза найти не удалось. Патентного семейства или категории экспортного контроля, специфичных для GKP, не обнаружено.
Cat-code encoding (biased noise)
A two-photon-dissipation-stabilised coherent-state qubit whose bit-flips fall exponentially with photon number while phase-flips rise linearly with it.
Verdict. The bias is real but small where measured — bias > 25 under a CX at n̄ = 2; the resource estimates imply a cavity lifetime near 50 ms, twice the best ever built.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A qubit spanned by two coherent states of a cavity mode, held there by engineered two-photon exchange with a lossy buffer. Bit-flips must cross phase space between the lobes, exponentially suppressed in n̄; one photon loss flips the phase, linear in n̄. Demonstrated from about 2020 (Lescanne, Leghtas and colleagues), commercialised by Alice & Bob and AWS. It has no gate time or readout of its own; its only product is the asymmetry.
Physics & limits
Γ_Z ≈ n̄/T1: the encoding turns cavity lifetime directly into logical quality, and photon number buys bit-flip suppression at a linear price. Ocelot closes the loop: at n̄ = 2 the storage lifetime is 57–68 µs D[1]. Run that arithmetic at the operating point the estimates assume, n̄ ≈ 19 and 10⁻³ phase-flip per cycle, and the required cavity T1 is n̄·t/p ≈ 53 ms S[1][6]. The best published cavity memory is 25.6 ms, built by decoupling the mode from its ancilla — the opposite of what a stabilised cat does D[9]. That is the floor: the qubit-count argument is a claim about cavity lifetime under strong drive. What moves it: lower single-photon loss at high pump power, or squeezed cats D[2].
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Per CX at n̄ = 2: phase-flip 9.6(4)×10⁻², bit-flip 3.5(4)×10⁻³ → bias > 25, idle > 30; repetition code 1.75(2)% (d=3, n̄=1) → 1.65(3)% (d=5, n̄=1.5) per 2.8 µs cycle | AWS/Caltech | D[1] |
| 2025-09 | 12-cat chip: mean bit-flip 44 min, peak 252 min, preliminary | Alice & Bob | C[3] |
| 2025-02 | Squeezed-cat variant: 22 s bit-flip | Alice & Bob | D[2] |
Phase-flip dominates: ~10⁻¹ per cycle where a code has run, against the ~10⁻³ assumed; bit-flip suppression stopped being the problem two years ago.
Manufacturing, materials & supply chain
It has no fabrication step of its own, adding a continuous parametric pump and buffer mode to the host cavity. That pump is the I/O cost: a drive line, a pump line and a shared ancilla readout chain per cat. Ocelot spends five buffers and four ancilla transmons on five cats D[1]. At 10³ cats the wall is pump-line count and pump heating in one dilution unit; 10⁴–10⁶ needs multiplexed cryogenic drive, undemonstrated here. Supply chain and export exposure are the host cavity's.
Role in the stack
Requires a bosonic cavity mode; provides the biased inner qubit for repetition-cat and LDPC-cat concatenation and for a cat–cat CNOT. It replaces the bare two-level encoding, competes with GKP and conflicts with the unbiased surface code. Derived round 1.44 µs, gate-set, against the measured 2.8 µs syndrome cycle D[1]. Verification: the distance-3 and distance-5 points were taken at n̄ = 1 and n̄ = 1.5, so "flat with distance" mixes distance with operating point D[1]. The 44-minute mean bit-flip is preliminary; the same vendor's roadmap quotes a 252-minute peak from that run C[3]C[4].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | developer | FR | Bit-flip records, 18-cat Helium, a cat-only roadmap | C[3] |
| AWS | developer | US | Ocelot, the only published cat code with a budget | D[1] |
| DARPA | investor | US | Stage B selected Nord Quantique, not Alice & Bob | G |
Money.
2025-01-28 · Alice & Bob · Series B · €100 M · — · closed G
2026-05-22 · Alice & Bob · Series B extension · undisclosed · NVentures lead · closed C[5]
Market & supply chain. Nothing is sold at this layer; the encoding is a design choice on the cavity supply chain, bought as a promise about G3 and G4. Alice & Bob's business rests on it.
IP & standards. No dated patent family specific to cat-code encoding was found; filings attach to gates, pumps and readout.
Roadmaps & track record. The published ladder runs Helium (18 cats, 1 logical, 10⁻², delivered 2026-06) → Lithium (48/4, 10⁻³) → Beryllium (250/5, 10⁻⁴) → Graphene (2,000/100, 10⁻⁶, 2030) R[4]. Chips arrive on time, but no logical error rate has been published for any, so every defining number is a promise. AWS has published no cat roadmap past Ocelot.
Strategic reading. If phase-flip per cycle falls two orders, cat encoding wins the physical-qubit count; if not, the branch is a memory technology and the budget goes to qLDPC or dual-rail erasure.
Open niche: bias is reported without a convention — idle or under gate, at what n̄, over what cycle. One protocol fixing all three across vendors would make it comparable.
Outlook & open questions
Confirm by 2027 if phase-flip per cycle falls below 10⁻² with bias above 100 at fixed n̄; demote the efficiency claims if it stays near 10⁻¹. Best case 2029: a cat at n̄ ≥ 5 with millisecond lifetime under active stabilisation. Worst case: bias saturates and the 758-cat and 126,133-cat estimates stay unreachable S[6][7]. Open: does squeezing survive multi-qubit operation; can pump power rise without loading T1? Watch Lithium and any Ocelot successor.
Sources
[1] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[2] Alice & Bob · squeezed cat qubit, 22 s bit-flip · newsroom and arXiv:2502.07892 · 2025-02 C — https://alice-bob.com/newsroom/squeezed-cat-qubit/
[3] Alice & Bob · "Alice & Bob surpasses bit-flip stability record" · newsroom · 2025-09 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record
[4] Alice & Bob · public roadmap, per-milestone logical error targets · retrieved 2026-09-04 C — https://alice-bob.com/roadmap/
[5] Alice & Bob · "Alice & Bob announces Series B extension" · newsroom · 2026-05-22 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/
[6] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, Sangouard · cat-qubit resource estimate, 126,133 cats in 9 h for a 256-bit elliptic-curve break · arXiv:2302.06639 · 2023-02-13 — https://arxiv.org/abs/2302.06639
[7] Ruiz et al. · LDPC-cat architecture estimate, 758 cats for 100 logical qubits · arXiv:2401.09541 · 2024-01-17 — https://arxiv.org/abs/2401.09541
[8] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[9] Milul et al. (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time", T1 25.6 ms · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
Open verification items
9.6×10⁻² is the phase-flip error of the CX gate at n̄ = 2, not a per-QEC-cycle figure, and the noise bias is > 25 under the CX and > 30 idle — the "27–33" in circulation are phase-flip times in µs, not bias values D[1].
The 44-minute mean bit-flip time (12-cat chip, September 2025) is preliminary and vendor-published; no peer-reviewed follow-up was found, and the roadmap page states a 252-minute peak for the same period.
The 53 ms cavity-lifetime requirement is this brief's arithmetic from Γ_Z ≈ n̄/T1 using the estimates' own assumptions; neither source states it.
Nord Quantique's QBI Stage B award [8] is cited for programme context; its GKP route does not use this encoding.
Кодирование кот-кодом (асимметричный шум)
Кубит на когерентных состояниях, стабилизированный двухфотонной диссипацией: перевороты бита падают экспоненциально с числом фотонов, тогда как перевороты фазы растут с ним линейно.
Вердикт. Асимметрия реальна, но там, где её измеряли, невелика — асимметрия > 25 под CX при n̄ = 2; ресурсные оценки подразумевают время жизни резонатора около 50 ms, вдвое больше лучшего когда-либо построенного.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Кубит, натянутый на два когерентных состояния моды резонатора и удерживаемый там инженерно организованным двухфотонным обменом с диссипативным буфером. Переворот бита обязан пересечь фазовое пространство между лепестками и потому подавлен экспоненциально по n̄; потеря одного фотона переворачивает фазу, что линейно по n̄. Продемонстрировано примерно с 2020 года (Lescanne, Leghtas и коллеги), коммерциализировано Alice & Bob и AWS. Собственного времени гейта и собственного считывания у кодирования нет; его единственный продукт — асимметрия.
Физика и пределы
Γ_Z ≈ n̄/T1: кодирование напрямую превращает время жизни резонатора в качество логики, а число фотонов покупает подавление переворотов бита по линейной цене. Ocelot замыкает эту цепочку: при n̄ = 2 время жизни хранения составляет 57–68 µs D[1]. Если проделать ту же арифметику в рабочей точке, которую предполагают оценки, — n̄ ≈ 19 и переворот фазы 10⁻³ за цикл, — требуемое T1 резонатора получается n̄·t/p ≈ 53 ms S[1][6]. Лучшая опубликованная резонаторная память — 25.6 ms, и она построена развязкой моды от её анциллы, то есть ровно противоположным тому, что делает стабилизированный кот D[9]. Это и есть предел: аргумент о числе кубитов является утверждением о времени жизни резонатора под сильным воздействием. Сдвинуть его способны меньшие однофотонные потери при высокой мощности накачки либо сжатые коты D[2].
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | На один CX при n̄ = 2: переворот фазы 9.6(4)×10⁻², переворот бита 3.5(4)×10⁻³ → асимметрия > 25, в покое > 30; повторяющий код 1.75(2)% (d=3, n̄=1) → 1.65(3)% (d=5, n̄=1.5) за цикл 2.8 µs | AWS/Caltech | D[1] |
| 2025-09 | Чип на 12 котов: среднее время переворота бита 44 мин, пик 252 мин, предварительно | Alice & Bob | C[3] |
| 2025-02 | Вариант со сжатым котом: переворот бита 22 s | Alice & Bob | D[2] |
Доминирует переворот фазы: ~10⁻¹ за цикл там, где код реально работал, против предполагаемых ~10⁻³; подавление переворотов бита перестало быть проблемой ещё два года назад.
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного технологического шага у кодирования нет: к несущему резонатору добавляются непрерывная параметрическая накачка и буферная мода. Именно накачка составляет цену по вводу-выводу: на каждый кот приходятся линия возбуждения, линия накачки и разделяемый тракт считывания анциллы. Ocelot тратит пять буферов и четыре трансмона-анциллы на пять котов D[1]. На уровне 10³ котов стеной становятся число линий накачки и тепловыделение от накачки в одном рефрижераторе растворения; для 10⁴–10⁶ нужно мультиплексированное криогенное возбуждение, здесь не продемонстрированное. Цепочка поставок и экспозиция по экспортному контролю — те же, что у несущего резонатора.
Роль в стеке
Требует бозонной моды резонатора; даёт асимметричный внутренний кубит для конкатенации «повторяющий код + кот» и «LDPC + кот», а также для CNOT кот–кот. Заменяет голое двухуровневое кодирование, конкурирует с GKP и конфликтует с поверхностным кодом, рассчитанным на симметричный шум. Производный раунд 1.44 µs, задан гейтами, против измеренного цикла съёма синдрома 2.8 µs D[1]. Верификация: точки для расстояния 3 и расстояния 5 сняты при n̄ = 1 и n̄ = 1.5, поэтому формулировка «плоско по расстоянию» смешивает расстояние с рабочей точкой D[1]. Среднее время переворота бита 44 мин предварительно; дорожная карта того же поставщика приводит по тому же прогону пик 252 мин C[3]C[4].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Рекорды по переворотам бита, Helium на 18 котов, дорожная карта только на котах | C[3] |
| AWS | разработчик | США | Ocelot — единственный опубликованный кот-код с бюджетом ошибок | D[1] |
| DARPA | инвестор | США | На этапе B выбран Nord Quantique, а не Alice & Bob | G |
Деньги.
2025-01-28 · Alice & Bob · Series B · €100 M · — · закрыт G
2026-05-22 · Alice & Bob · расширение Series B · сумма не раскрыта · лид NVentures · закрыт C[5]
Рынок и цепочка поставок. На этом слое ничего не продаётся; кодирование — проектное решение поверх резонаторной цепочки поставок, покупаемое как обещание по G3 и G4. На нём держится бизнес Alice & Bob.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного именно для кот-кодирования, не найдено; заявки привязаны к гейтам, накачкам и считыванию.
Дорожные карты и послужной список. Опубликованная лестница идёт так: Helium (18 котов, 1 логический, 10⁻², поставлен 2026-06) → Lithium (48/4, 10⁻³) → Beryllium (250/5, 10⁻⁴) → Graphene (2,000/100, 10⁻⁶, 2030) R[4]. Чипы выходят в срок, но ни для одного из них не опубликована логическая частота ошибок, так что каждая определяющая цифра остаётся обещанием. AWS не публиковала дорожной карты по котам дальше Ocelot.
Стратегическое прочтение. Если переворот фазы за цикл упадёт на два порядка, кот-кодирование выигрывает по числу физических кубитов; если нет — ветвь остаётся технологией памяти, а бюджет уходит на qLDPC или двухрельсовое стирание.
Открытая ниша: асимметрию публикуют без соглашения об условиях — в покое или под гейтом, при каком n̄, за какой цикл. Единый протокол, фиксирующий все три параметра у разных поставщиков, сделал бы её сопоставимой.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027, если переворот фазы за цикл опустится ниже 10⁻² при асимметрии выше 100 и фиксированном n̄; понизить оценку заявлений об эффективности, если он останется около 10⁻¹. Лучший случай, 2029: кот при n̄ ≥ 5 с миллисекундным временем жизни под активной стабилизацией. Худший случай: асимметрия насыщается, и оценки на 758 котов и на 126,133 кота остаются недостижимыми S[6][7]. Открытые вопросы: переживёт ли сжатие переход к многокубитным операциям; можно ли поднимать мощность накачки, не нагружая T1? Следить за Lithium и за любым преемником Ocelot.
Источники
[1] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[2] Alice & Bob · squeezed cat qubit, 22 s bit-flip · newsroom and arXiv:2502.07892 · 2025-02 C — https://alice-bob.com/newsroom/squeezed-cat-qubit/
[3] Alice & Bob · "Alice & Bob surpasses bit-flip stability record" · newsroom · 2025-09 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record
[4] Alice & Bob · public roadmap, per-milestone logical error targets · retrieved 2026-09-04 C — https://alice-bob.com/roadmap/
[5] Alice & Bob · "Alice & Bob announces Series B extension" · newsroom · 2026-05-22 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/
[6] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, Sangouard · cat-qubit resource estimate, 126,133 cats in 9 h for a 256-bit elliptic-curve break · arXiv:2302.06639 · 2023-02-13 — https://arxiv.org/abs/2302.06639
[7] Ruiz et al. · LDPC-cat architecture estimate, 758 cats for 100 logical qubits · arXiv:2401.09541 · 2024-01-17 — https://arxiv.org/abs/2401.09541
[8] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[9] Milul et al. (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time", T1 25.6 ms · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
Открытые пункты верификации
9.6×10⁻² — это ошибка переворота фазы гейта CX при n̄ = 2, а не показатель на цикл QEC, и асимметрия шума составляет > 25 под CX и > 30 в покое; ходящие в обороте «27–33» — это времена переворота фазы в µs, а не значения асимметрии D[1].
Среднее время переворота бита 44 мин (чип на 12 котов, сентябрь 2025) предварительно и опубликовано самим поставщиком; рецензируемого продолжения не найдено, а страница дорожной карты указывает для того же периода пик 252 мин.
Требование к времени жизни резонатора 53 ms — это арифметика самой данной справки по Γ_Z ≈ n̄/T1 на допущениях, взятых из самих оценок; ни один из источников его не формулирует.
Награда Nord Quantique по этапу B QBI [8] приведена ради контекста программы; его GKP-маршрут этого кодирования не использует.
Hyperfine / clock-state qubit
Two ground-state hyperfine or nuclear-spin sublevels at a field-insensitive clock point, the default qubit for every trapped-ion and neutral-atom vendor.
Verdict. The least differentiating layer in the ion/atom stack — universal, so no moat and no lock-out; the contest is one layer up, in how the qubit is driven.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two hyperfine (or nuclear-spin) ground-state sublevels at a bias field where the first-order Zeeman shift vanishes, leaving only the quadratic term: coherence in seconds to hours, with single-ion memories reaching hour scale [2]. The lineage is the field's own: NIST's first ion-trap logic gate stored a qubit in the internal states of one laser-cooled ion (Monroe, Meekhof, King, Itano, Wineland, PRL 75, 4714, 1995) [1], the default for ions and later atoms ever since.
f = Pauli + leakage — leakage into neighbouring sublevels, invisible to a Pauli decoder; reach: four paths, QCCD and electronic-gate ions, alkali and alkaline-earth atoms [graph].
Physics & limits
The clock point kills first-order field sensitivity; what remains is the quadratic Zeeman term plus field gradients across the register, so memory degrades with register size, not only time. The memory is not the limit — the drive is. Raman gates carry a spontaneous-scattering error falling only as ~1/Δ, and the scattered photon usually lands outside the qubit manifold: leakage, not Pauli error. Deleting the laser deletes that term — 2Q 99.97(1)%, 1Q 99.99916(7)% on a ten-qubit seven-zone trap DG, 8.4×10⁻⁵ without ground-state cooling D[4]. The control modality moves the floor, not the encoding.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-12-05 | ⁴³Ca⁺ clock qubit, chip microwave resonator, room temperature, unshielded: 1.5(4)×10⁻⁷ per Clifford, T₂ ≈ 70 s | Oxford | D[3]G |
| 2025-11 | Helios fleet (98 Ba⁺): 1Q 2.5×10⁻⁵, 2Q 7.9×10⁻⁴, leakage 1.1×10⁻⁵ per Clifford | Quantinuum | D[5] |
On atoms, Cs hyperfine T₂ = 12.6 s in a 6,100-atom array D[6]. Fleet-scale term: two-qubit-gate leakage, ~10⁻⁵ per Clifford on ions against ~10⁻⁴ per atom per gate on arrays.
Manufacturing, materials & supply chain
No dedicated process; the encoding rides whatever surrounds the species (Ba⁺, Yb⁺, Ca⁺, Cs, Rb, Sr). Two control families, two supply chains: Raman gates need the optical stack — Helios runs seven-plus wavelengths across 1,228 electrodes — while chip microwave traces delete it and move the burden to trap fabrication, internalised by IonQ's SkyWater purchase C[7]; eleQtron sells the same idea as MAGIC C[8]. Enriched ¹³⁷Ba and ¹⁷¹Yb are the plausible chokepoint, but no dated supplier fact was found; no specific ECCN.
Role in the stack
Requires nothing — the base encoding, the most reused node in the tree. Its "replaces" edge to omg is an extension: omg keeps these ground states and adds a metastable manifold so one species supplies qubit, ancilla and coolant G. It adds nothing to the derived clock, set on the QCCD path by transport — a 9.66 ms round against the measured ~55 ms full-width layer (≈18 layers/s) and a 70 µs gate. Verification: Oxford's 1.5(4)×10⁻⁷ is one qubit in a dedicated apparatus, Quantinuum's 2.5×10⁻⁵ a 98-ion fleet average — three orders apart; only the fleet number is an architectural input.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US | Helios, 98 Ba⁺ qubits | D[5] |
| IonQ | developer | US | Electronic gates, own trap fab | D[4]C[7] |
| University of Oxford | research | UK | ⁴³Ca⁺ single-qubit record | D[3] |
| Atom Computing | developer | US | Yb nuclear-spin clock qubits | C[9] |
Money.
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT, after a Sep-2025 round at 10 B pre-money · 1.68 B gross · closed CGG
2026-07-31 · IonQ · SkyWater acquisition closed · ~$1.8 B CG
Market & supply chain. Nothing is sold as "hyperfine encoding": the money is in the drive, laser chains against microwave traps. Concentration is low in optics, rising in traps now IonQ owns a fab. Pays G3/G4/G7, the substrate under nearly every logical qubit yet demonstrated.
IP & standards. PatSnap Eureka (2026) ranks IonQ first among named assignees, 9+ records (5 JP, 2 EP, 2 IL pending) on gate pulses and motional modes; the count mixes patents with papers P[10].
Roadmaps & track record. Quantinuum: Sol 2027, Apollo 2029 (promised 2024-09-10); Helios on schedule 2025-11-05, 10×/year quantum volume held. IonQ: 256 qubits at 99.99% slipped to H1 2027, and 4,000 qubits by 2026 (promised 2020) missed ~40×. Quantinuum delivers dates, IonQ physics.
Strategic reading. Universality is the point: everyone uses it, so it is neither moat nor lock-out. The contest is the drive. If all-electronic control scales past ten qubits the laser chain becomes a liability for Quantinuum and every atom vendor; if not, IonQ bought a foundry for a lab result.
Open niche: leakage out of the manifold is the error this encoding contributes, invisible to standard randomised benchmarking and reported in non-comparable units — per Clifford by Quantinuum, per atom per gate by the atom groups. One definition serves all four paths, and no vendor will define it against itself.
Outlook & open questions
Confirm if all-electronic control reaches a fleet average below 10⁻⁵ with published leakage, or a second group replicates 8.4×10⁻⁵; demote if it stays a ten-qubit result. Best case 2029: microwave-driven hyperfine qubits the default. Worst case: gradient-limited leakage caps ions near 10⁻⁵ and omg takes the base.
Sources
[1] Monroe, Meekhof, King, Itano, Wineland (NIST Boulder), "Demonstration of a fundamental quantum logic gate", Phys. Rev. Lett. 75, 4714, 1995-12-18 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.75.4714
[2] Wang et al. (Tsinghua), "Single ion qubit with estimated coherence time exceeding one hour", arXiv:2008.00251, 2020-08 — https://arxiv.org/abs/2008.00251
[3] Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas (Oxford), "Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level", arXiv:2412.04421, 2024-12-05 — https://arxiv.org/abs/2412.04421
[4] IonQ / Oxford Ionics, two-qubit electronic gate at 8.4×10⁻⁵, arXiv:2510.17286, 2025-10 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[5] Quantinuum, "Helios", arXiv:2511.05465, 2025-11; Nature 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[6] Caltech, 6,100-atom Cs array with 12.6 s hyperfine coherence, arXiv:2403.12021 — https://arxiv.org/abs/2403.12021
[7] IonQ, completion of the SkyWater Technology acquisition, 2026-07-31 C — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[8] eleQtron, €57 M Series A (MAGIC microwave ion control), 2026-05-05 C — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[9] Atom Computing, raise of more than 300 M including a 100 M DoC letter of intent, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[10] PatSnap Eureka, "Trapped ion quantum computing 2026" P — https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/
G Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas (Oxford), "Single-qubit gates with errors at the 10^-7 level", arXiv:2412.04421 (2024-12-05, rev 2025-05-28): 43Ca+ hyperfine clock qubit in a mi… · 2024-12-05 · https://arxiv.org/abs/2412.04421
G Loschnauer, Mosca Toba, Hughes, King, Weber, Srinivas, Matt, Nourshargh, Allcock, Ballance, Matthiesen, Malinowski, Harty, "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trappe… · 2024-07-10 · https://arxiv.org/abs/2407.07694
G Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Moore, Ransford, Roman, Sage, Wineland, "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states", Applied Physics Let… · 2021 · https://cua.mit.edu/dev_site/publications/omg-blueprint-for-trapped-ion-quantum-computing-with-metastable-states
G Quantinuum raised 600 M at a 10 B pre-money valuation (NVentures, Quanta, QED, JPMorgan), 2025-09-04 · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
G Quantinuum IPO priced 2026-06-03: 28,000,000 shares at 60 = 1.68 B gross, Nasdaq QNT; Q2-2026 revenue 8.0 M, cash 2.1 B, FY guidance $28–32 M · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
G IonQ acquired SkyWater Technology: 15.00 cash + 0.4883 IonQ shares per share (~1.8 B at announcement 2026-01-26), closed 2026-07-31 · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
Open verification items
- The 1995 PRL abstract does not name the species or the hyperfine sublevels; the "since 1995" attribution follows the graph record and the paper's internal-state qubit, not an explicit hyperfine statement in the abstract.
- The Yb⁺ hour-scale memory source names "a single Yb ion-qubit memory" without specifying the isotope or transition in the abstract.
- Oxford's 1.5(4)×10⁻⁷ has no published multi-qubit fleet-average equivalent.
- PatSnap counts mix patents and papers and are not verified against original filings.
- No dated supplier fact found for isotopically enriched ¹³⁷Ba or ¹⁷¹Yb; the chokepoint claim is unverified.
Сверхтонкий кубит / кубит на часовом состоянии
Два сверхтонких или ядерно-спиновых подуровня основного состояния в нечувствительной к полю часовой точке — кубит по умолчанию у всякого вендора ионных ловушек и нейтральных атомов.
Вердикт. Наименее дифференцирующий слой в ионно-атомном стеке — универсальный, а потому ни защитного рва, ни блокировки конкурентов; состязание идёт слоем выше, в том, как кубит возбуждают.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Два сверхтонких (или ядерно-спиновых) подуровня основного состояния при том подмагничивающем поле, где зеемановский сдвиг первого порядка обращается в ноль и остаётся лишь квадратичный член: когерентность от секунд до часов, причём одноионные памяти достигают часового масштаба [2]. Происхождение здесь — происхождение самой области: первый логический гейт в ионной ловушке у NIST хранил кубит во внутренних состояниях одного лазерно-охлаждённого иона (Monroe, Meekhof, King, Itano, Wineland, PRL 75, 4714, 1995) [1], и с тех пор это выбор по умолчанию для ионов, а позже и для атомов.
f = Паули + утечка (leakage) — утечка на соседние подуровни, невидимая для паулевского декодера; охват: четыре пути платформы — ионы QCCD и ионы с электронными гейтами, щелочные и щёлочноземельные атомы [запись графа].
Физика и пределы
Часовая точка убивает чувствительность к полю в первом порядке; остаются квадратичный зеемановский член и градиенты поля по регистру, так что память деградирует с ростом размера регистра, а не только со временем. Ограничением служит не память, а возбуждение. Рамановские гейты несут ошибку спонтанного рассеяния, спадающую лишь как ~1/Δ, и рассеянный фотон обычно уводит систему за пределы кубитного многообразия: это утечка, а не ошибка Паули. Убрать лазер — значит убрать и этот член: 2Q 99.97(1)%, 1Q 99.99916(7)% на десятикубитной семизонной ловушке DG, 8.4×10⁻⁵ без охлаждения до основного состояния D[4]. Предел двигает способ управления, а не кодирование.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-12-05 | Часовой кубит ⁴³Ca⁺, микроволновый резонатор на кристалле, комнатная температура, без экранирования: 1.5(4)×10⁻⁷ на клиффорд, T₂ ≈ 70 s | Oxford | D[3]G |
| 2025-11 | Парк Helios (98 Ba⁺): 1Q 2.5×10⁻⁵, 2Q 7.9×10⁻⁴, утечка 1.1×10⁻⁵ на клиффорд | Quantinuum | D[5] |
На атомах сверхтонкое T₂ у Cs составляет 12.6 s в массиве из 6,100 атомов D[6]. Член масштаба парка машин — утечка на двухкубитном гейте: ~10⁻⁵ на клиффорд на ионах против ~10⁻⁴ на атом на гейт в массивах.
Производство, материалы и цепочка поставок
Выделенного техпроцесса нет; кодирование едет на том, что окружает выбранный сорт частиц (Ba⁺, Yb⁺, Ca⁺, Cs, Rb, Sr). Два семейства управления — две цепочки поставок: рамановским гейтам нужен оптический стек (Helios работает более чем на семи длинах волн при 1,228 электродах), тогда как микроволновые дорожки на кристалле его упраздняют и переносят нагрузку на изготовление ловушки — что IonQ и интернализовала покупкой SkyWater C[7]; eleQtron продаёт ту же идею под маркой MAGIC C[8]. Правдоподобным узким местом выглядят обогащённые ¹³⁷Ba и ¹⁷¹Yb, но датированного факта по поставщику найти не удалось; отдельного ECCN нет.
Роль в стеке
Не требует ничего — это базовое кодирование, самый переиспользуемый узел дерева. Его ребро «заменяет», ведущее к omg, на деле является расширением: omg сохраняет эти основные состояния и добавляет метастабильное многообразие, так что один сорт ионов поставляет и кубит, и вспомогательный кубит, и охладитель G. К производному такту оно не добавляет ничего: на пути QCCD такт задаётся транспортом — раунд 9.66 ms против измеренного слоя полной ширины ~55 ms (≈18 слоёв/s) и гейта в 70 µs. Верификация: 1.5(4)×10⁻⁷ у Oxford — это один кубит в специально выделенной установке, а 2.5×10⁻⁵ у Quantinuum — среднее по парку из 98 ионов; между ними три порядка, и архитектурным входным параметром служит только парковая цифра.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США | Helios, 98 кубитов Ba⁺ | D[5] |
| IonQ | разработчик | США | Электронные гейты, собственное производство ловушек | D[4]C[7] |
| University of Oxford | исследования | Великобритания | Однокубитный рекорд на ⁴³Ca⁺ | D[3] |
| Atom Computing | разработчик | США | Часовые кубиты на ядерном спине Yb | C[9] |
Деньги.
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT, после раунда сентября 2025 г. при оценке 10 B pre-money · 1.68 B брутто · закрыт CGG
2026-07-31 · IonQ · приобретение SkyWater закрыто · ~$1.8 B CG
Рынок и цепочка поставок. Под названием «сверхтонкое кодирование» не продаётся ничего: деньги лежат в возбуждении — лазерные тракты против микроволновых ловушек. Концентрация в оптике низкая и растёт в ловушках теперь, когда у IonQ есть собственная фабрика. Платит по G3/G4/G7, будучи подложкой почти под всяким продемонстрированным до сих пор логическим кубитом.
ИС и стандарты. PatSnap Eureka (2026) ставит IonQ на первое место среди поименованных правообладателей: 9+ записей (5 JP, 2 EP, 2 IL на рассмотрении) по гейтовым импульсам и колебательным модам; подсчёт смешивает патенты со статьями P[10].
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum: Sol в 2027 году, Apollo в 2029 году (обещано 2024-09-10); Helios в срок 2025-11-05, темп 10×/год по квантовому объёму выдержан. IonQ: 256 кубитов при 99.99% сдвинуты на H1 2027, а 4,000 кубитов к 2026 году (обещано в 2020 году) провалены примерно в ~40×. Quantinuum поставляет даты, IonQ — физику.
Стратегическое прочтение. Смысл именно в универсальности: пользуются ею все, а значит, это ни защитный ров, ни средство блокировки. Состязание идёт за способ возбуждения. Если полностью электронное управление отмасштабируется дальше десяти кубитов, лазерный тракт станет обузой для Quantinuum и для всякого атомного вендора; если нет — IonQ купила фабрику (foundry) ради лабораторного результата.
Открытая ниша: утечка за пределы многообразия — это та ошибка, которую вносит именно данное кодирование; она невидима для стандартного рандомизированного бенчмаркинга и приводится в несопоставимых единицах: на клиффорд у Quantinuum, на атом на гейт у атомных групп. Одного определения хватило бы на все четыре пути платформы, и ни один вендор не станет формулировать его против себя.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если полностью электронное управление выйдет на среднее по парку ниже 10⁻⁵ с опубликованной утечкой либо вторая группа воспроизведёт 8.4×10⁻⁵; понизить в статусе, если оно останется результатом на десяти кубитах. Лучший случай к 2029 году: сверхтонкие кубиты с микроволновым возбуждением становятся выбором по умолчанию. Худший случай: ограниченная градиентами утечка удерживает ионы вблизи 10⁻⁵, а базу забирает omg.
Источники
[1] Monroe, Meekhof, King, Itano, Wineland (NIST Boulder), "Demonstration of a fundamental quantum logic gate", Phys. Rev. Lett. 75, 4714, 1995-12-18 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.75.4714
[2] Wang et al. (Tsinghua), "Single ion qubit with estimated coherence time exceeding one hour", arXiv:2008.00251, 2020-08 — https://arxiv.org/abs/2008.00251
[3] Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas (Oxford), "Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level", arXiv:2412.04421, 2024-12-05 — https://arxiv.org/abs/2412.04421
[4] IonQ / Oxford Ionics, two-qubit electronic gate at 8.4×10⁻⁵, arXiv:2510.17286, 2025-10 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[5] Quantinuum, "Helios", arXiv:2511.05465, 2025-11; Nature 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[6] Caltech, 6,100-atom Cs array with 12.6 s hyperfine coherence, arXiv:2403.12021 — https://arxiv.org/abs/2403.12021
[7] IonQ, completion of the SkyWater Technology acquisition, 2026-07-31 C — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[8] eleQtron, €57 M Series A (MAGIC microwave ion control), 2026-05-05 C — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[9] Atom Computing, raise of more than 300 M including a 100 M DoC letter of intent, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[10] PatSnap Eureka, "Trapped ion quantum computing 2026" P — https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/
G Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas (Oxford), "Single-qubit gates with errors at the 10^-7 level", arXiv:2412.04421 (2024-12-05, rev 2025-05-28): 43Ca+ hyperfine clock qubit in a mi… · 2024-12-05 · https://arxiv.org/abs/2412.04421
G Loschnauer, Mosca Toba, Hughes, King, Weber, Srinivas, Matt, Nourshargh, Allcock, Ballance, Matthiesen, Malinowski, Harty, "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trappe… · 2024-07-10 · https://arxiv.org/abs/2407.07694
G Allcock, Campbell, Chiaverini, Chuang, Hudson, Moore, Ransford, Roman, Sage, Wineland, "omg blueprint for trapped ion quantum computing with metastable states", Applied Physics Let… · 2021 · https://cua.mit.edu/dev_site/publications/omg-blueprint-for-trapped-ion-quantum-computing-with-metastable-states
G Quantinuum raised 600 M at a 10 B pre-money valuation (NVentures, Quanta, QED, JPMorgan), 2025-09-04 · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
G Quantinuum IPO priced 2026-06-03: 28,000,000 shares at 60 = 1.68 B gross, Nasdaq QNT; Q2-2026 revenue 8.0 M, cash 2.1 B, FY guidance $28–32 M · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
G IonQ acquired SkyWater Technology: 15.00 cash + 0.4883 IonQ shares per share (~1.8 B at announcement 2026-01-26), closed 2026-07-31 · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
Открытые пункты верификации
- Аннотация PRL 1995 года не называет ни сорт иона, ни сверхтонкие подуровни; атрибуция «с 1995 года» следует за записью графа технологий и за кубитом во внутренних состояниях из самой работы, а не за явным упоминанием сверхтонкой структуры в аннотации.
- Источник по памяти часового масштаба на Yb⁺ называет «память на одном ионном кубите Yb», не уточняя в аннотации ни изотоп, ни переход.
- Для 1.5(4)×10⁻⁷ у Oxford нет опубликованного эквивалента в виде среднего по многокубитному парку.
- Подсчёты PatSnap смешивают патенты и статьи и не сверены с оригинальными заявками.
- Датированного факта по поставщику изотопно обогащённых ¹³⁷Ba или ¹⁷¹Yb не найдено; утверждение об узком месте не проверено.
Single-spin (Loss–DiVincenzo) / nuclear-spin encoding
One qubit per spin-1/2 — a confined electron, hole or nucleus — with no encoded subspace, giving the smallest footprint and no leakage channel.
Verdict. The default encoding on every silicon, germanium, donor and defect platform; it buys minimum area and a clean Pauli error model at the cost of a resonant drive per qubit.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
One physical spin-1/2 is one qubit: an electron or hole in a gate-defined dot, or a nucleus bound to a donor or defect. Loss and DiVincenzo set it out in 1998 — dot-confined electron spins, rotations by a local resonant field, two-qubit gates by pulsed exchange D[1]. The nuclear variant drives a ³¹P or defect nucleus by radio frequency through hyperfine coupling to an electron, trading speed for coherence: nuclei as data, electrons as ancillas. Coordinates: affinity — a near-natural carrier with no composite structure; error — coherent dephasing plus Pauli error, no leakage subspace, no control modality or fabrication of its own.
Physics & limits
The computational space is the whole two-level system: nothing leaks out, so every error is Pauli or coherent as the codes assume — and nothing is filtered out either. T2* is set by residual ²⁹Si hyperfine coupling and by charge noise turned into a frequency shift through the g-factor or a micromagnet; ²⁸Si purification removes the first term. Coherence is not the limit today: QuTech's microwave-free array bounds its hopping gate at ≥99.50(6)% D[2] and foundry two-qubit gates sit at 99.04–99.56% D[3] — a calibration-limited plateau, not a T2 limit. Deeper purification, baseband control and cold calibration move the floor.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-07-01 | ≥99.50(6)% hopping gate (lower bound), no microwave, 2×2 array | QuTech/TU Delft | D[2] |
| 2025-09-24 | 99.04–99.56% two-qubit on 300 mm foundry SiMOS | Diraq | D[3] |
| 2025-12-17 | 11-qubit donor register, 9 nuclear plus 2 electron, 99.10–99.99% | Silicon Quantum Computing | D[4] |
Dominant term: calibration drift across the array; no device above 12 qubits publishes all-pairs fidelities.
Manufacturing, materials & supply chain
The encoding adds no structure — one dot or donor per qubit, about a third of the dots an exchange-only qubit needs — and inherits the carrier's process: Intel's 300 mm EUV line at >24,000 devices per wafer and 96% tune-up yield D[5], plus 22FDX, FD-SOI and imec 300 mm. The burden it imposes is control: one resonant drive per qubit frequency, so at 10³ qubits the wall is frequency crowding and microwave power at millikelvin, at 10⁴–10⁶ the count of addressable tones.
Role in the stack
The base encoding for the silicon and germanium quantum-dot path, the donor path and defect-spin network nodes. It is replaced in some designs by exchange-only encoding — the central fork: microwave hardware for minimum footprint and no leakage, against extra dots for baseband-only control and a leakage channel. It adds nothing to derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset, which on silicon stays readout-dominated at 8.5×10⁻⁶ s. Verification: the 99.50(6)% is a lower bound and the accompanying ~49 µs Hahn-echo a maximum, both routinely requoted as point estimates D[2]; the main report's "99.90% donor nuclear CZ" conflicts with the published SQC range D[4]; and HRL's 2×10⁻⁴ single-qubit error belongs to exchange-only encoding, not this one D[6].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Intel | developer | USA | 300 mm EUV single-spin devices | D[5] |
| Diraq | developer | Australia | Electron spins on 300 mm imec SiMOS | D[3] |
| QuTech/TU Delft | research | Netherlands | Microwave-free baseband control | D[2] |
| Silicon Quantum Computing | developer | Australia | Nuclear-spin encoding on donors | D[4] |
| Quobly | developer | France | Single spins on STMicroelectronics FD-SOI | CG |
Money. 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · €134 M cumulative · closed CG. 2026-06 · SQC · NRFC · A$60 M · Australia's National Reconstruction Fund · closed G.
Market & supply chain. No supplier is specific to this encoding — it is a layout and pulse-sequence choice on shared CMOS lines — and its one distinctive demand, a resonant drive per qubit, is what the control-electronics duopoly sells. Pays into G2, G3 and G6.
IP & standards. The 1998 proposal is prior art long out of patent term D[1]; no dated patent family for single-spin encoding found in a named database as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. Intel (2026-01-06 · 12 qubits at Argonne, "scale to hundreds of dots" · no successor chip, no dated roadmap) G. Diraq (2026-08-27 · 150 k physical, 1 k logical by 2029 · its 2026-07-09 release said "thousands by 2029") RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Both are orders of magnitude beyond any demonstrated device.
Strategic reading. Every spin team can fall back on it, so it differentiates nobody: value accrues to the fab and the control stack. If baseband control matures the microwave vendors lose their strongest claim; if encoded qubits win, area matters less than wafer economics.
Open niche: no published protocol separates encoding-specific coherent error from calibration drift across an array, and the field's one quantitative split is self-reported, from a different encoding — an opening for independent characterisation.
Outlook & open questions
Confirm or demote in 12–24 months: all-pairs fidelities above 12 qubits; baseband control beyond a 2×2 array. Best case 2029: baseband plus 1 K operation removes most microwave I/O at >99.5% two-qubit fidelity. Worst case: the plateau holds. Open: (1) whether hopping-gate control scales past four qubits; (2) whether the calibration-limited diagnosis generalises; (3) which platform shows a below-threshold logical qubit.
Sources
[1] D. Loss, D. P. DiVincenzo · "Quantum computation with quantum dots" · Physical Review A 57, 120 · 1998-01 · https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.57.120 D
[2] I. Unseld, B. Undseth, R. Raymenants et al. (QuTech/TU Delft) · "Baseband control of single-electron silicon spin qubits in two dimensions" · Nature Communications · 2025-07-01 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-60351-x D
[3] Diraq and imec · 300 mm SiMOS two-qubit fidelity and SPAM · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[4] H. Edlbauer, Y. Wang, S. Huq et al. (Silicon Quantum Computing) · 11-qubit donor processor in silicon · Nature 648, 569–575 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[5] Intel · 300 mm spin-qubit process statistics, >24,000 devices per wafer · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583 D
[6] HRL Laboratories · 18 exchange-only qubits, mean single-qubit error 2×10⁻⁴ · arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
Open verification items
The "99.90% donor nuclear CZ" quoted in the main report is not isolable in the SQC abstract and conflicts with the published range 99.10–99.99%. Intel's "scale to hundreds of dots" statement carries no date or milestone.
Кодирование в одиночном спине (Loss–DiVincenzo) / в ядерном спине
Один кубит на спин-1/2 — локализованный электрон, дырка или ядро — без кодированного подпространства, что даёт минимальную занимаемую площадь и отсутствие канала утечки (leakage).
Вердикт. Кодирование по умолчанию на всех кремниевых, германиевых, донорных и дефектных платформах; оно покупает минимальную площадь и чистую паулиевскую модель ошибок ценой резонансного возбуждения на каждый кубит.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Один физический спин-1/2 — это один кубит: электрон или дырка в точке, задаваемой затворами, либо ядро, связанное с донором или дефектом. Loss и DiVincenzo изложили это в 1998 году — спины электронов, локализованных в точках, повороты локальным резонансным полем, двухкубитные гейты импульсным обменом D[1]. Ядерный вариант возбуждает ядро ³¹P или ядро дефекта радиочастотой через сверхтонкую связь с электроном, разменивая скорость на когерентность: ядра как данные, электроны как анциллы. Координаты: сродство — почти естественный носитель без составной структуры; ошибка — когерентная расфазировка плюс паулиевская ошибка, подпространства утечки нет, собственной модальности управления или собственного производства нет.
Физика и пределы
Вычислительное пространство — это вся двухуровневая система: утекать наружу нечему, поэтому всякая ошибка паулиевская или когерентная, как и предполагают коды, — но и отфильтровать при этом тоже нечего. T2* задаётся остаточной сверхтонкой связью с ²⁹Si и зарядовым шумом, превращённым в сдвиг частоты через g-фактор или микромагнит; очистка до ²⁸Si убирает первый член. Сегодня ограничивает не когерентность: безмикроволновый массив QuTech даёт для своего гейта на перескоке границу ≥99.50(6)% D[2], а двухкубитные гейты фабричного изготовления держатся на 99.04–99.56% D[3] — это плато, ограниченное калибровкой, а не пределом по T2. Более глубокая очистка, управление на видеочастоте (baseband) и холодная калибровка сдвигают этот пол.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-07-01 | ≥99.50(6)% для гейта на перескоке (нижняя граница), без микроволн, массив 2×2 | QuTech/TU Delft | D[2] |
| 2025-09-24 | 99.04–99.56% для двухкубитного гейта на 300 mm фабричном SiMOS | Diraq | D[3] |
| 2025-12-17 | Донорный регистр из 11 кубитов, 9 ядерных плюс 2 электронных, 99.10–99.99% | Silicon Quantum Computing | D[4] |
Доминирующий член: дрейф калибровки по массиву; ни одно устройство свыше 12 кубитов не публикует точностей (fidelity) по всем парам.
Производство, материалы и цепочка поставок
Кодирование не добавляет никакой структуры — одна точка или один донор на кубит, примерно треть от числа точек, нужных чисто обменному кубиту, — и наследует техпроцесс носителя: 300 mm EUV-линия Intel с >24,000 приборов на пластину и 96% выхода годных по настройке D[5], а также 22FDX, FD-SOI и 300 mm от imec. Нагрузка, которую оно накладывает, — управляющая: одно резонансное возбуждение на каждую кубитную частоту, поэтому на 10³ кубитах стеной становится теснота по частоте и микроволновая мощность при милликельвинах, а на 10⁴–10⁶ — число адресуемых тонов.
Роль в стеке
Базовое кодирование для пути платформы «спины на квантовых точках кремния и германия», донорного пути и сетевых узлов на спинах дефектов. В части конструкций его заменяет чисто обменное кодирование — это и есть центральная развилка: микроволновая аппаратура ради минимальной площади и отсутствия утечки против лишних точек ради управления только на видеочастоте и появляющегося канала утечки. К производному такту = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс оно ничего не добавляет; на кремнии тот остаётся определяемым считыванием на уровне 8.5×10⁻⁶ s. Верификация: 99.50(6)% — это нижняя граница, а сопровождающие её ~49 µs по эху Хана — максимум, и то и другое регулярно перецитируется как точечные оценки D[2]; «99.90% для донорного ядерного CZ» из основного отчёта противоречит опубликованному диапазону SQC D[4]; а однокубитная ошибка HRL 2×10⁻⁴ относится к чисто обменному кодированию, а не к этому D[6].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Intel | разработчик | США | Приборы с одиночными спинами на 300 mm EUV | D[5] |
| Diraq | разработчик | Австралия | Электронные спины на 300 mm SiMOS от imec | D[3] |
| QuTech/TU Delft | исследования | Нидерланды | Безмикроволновое управление на видеочастоте | D[2] |
| Silicon Quantum Computing | разработчик | Австралия | Кодирование в ядерных спинах на донорах | D[4] |
| Quobly | разработчик | Франция | Одиночные спины на FD-SOI от STMicroelectronics | CG |
Деньги. 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · €134 M накопленным итогом · закрыт CG. 2026-06 · SQC · NRFC · A$60 M · Australia's National Reconstruction Fund · закрыт G.
Рынок и цепочка поставок. Специфичного именно для этого кодирования поставщика нет — это выбор топологии и импульсной последовательности на общих CMOS-линиях, — а его единственное отличительное требование, резонансное возбуждение на каждый кубит, и есть то, что продаёт дуополия управляющей электроники. Работает на G2, G3 и G6.
ИС и стандарты. Предложение 1998 года — уровень техники, срок патентной охраны которого давно истёк D[1]; датированного патентного семейства по кодированию в одиночном спине в поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. не найдено.
Дорожные карты и послужной список. Intel (2026-01-06 · 12 кубитов в Argonne, «масштабировать до сотен точек» · чипа-преемника нет, датированной дорожной карты нет) G. Diraq (2026-08-27 · 150 k физических, 1 k логических к 2029 · в релизе от 2026-07-09 говорилось «тысячи к 2029») RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. И то и другое на порядки превосходит любое продемонстрированное устройство.
Стратегическое прочтение. Откатиться к нему может любая спиновая команда, поэтому оно никого не выделяет: стоимость оседает на фабрике и в управляющем стеке. Если управление на видеочастоте созреет, микроволновые поставщики лишатся своего сильнейшего аргумента; если победят кодированные кубиты, площадь будет значить меньше, чем экономика пластины.
Открытая ниша: нет опубликованного протокола, который отделял бы специфичную для кодирования когерентную ошибку от дрейфа калибровки по массиву, а единственное количественное разделение в этой области заявлено самими авторами и относится к другому кодированию — открытая ниша для независимой характеризации.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе за 12–24 месяца: точности по всем парам на более чем 12 кубитах; управление на видеочастоте за пределами массива 2×2. Лучший случай к 2029: видеочастотное управление вместе с работой при 1 K снимает большую часть микроволнового ввода-вывода при двухкубитной точности >99.5%. Худший случай: плато сохраняется. Открыто: (1) масштабируется ли управление гейтом на перескоке дальше четырёх кубитов; (2) обобщается ли диагноз «ограничено калибровкой»; (3) какая платформа покажет логический кубит ниже порога.
Источники
[1] D. Loss, D. P. DiVincenzo · "Quantum computation with quantum dots" · Physical Review A 57, 120 · 1998-01 · https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.57.120 D
[2] I. Unseld, B. Undseth, R. Raymenants et al. (QuTech/TU Delft) · "Baseband control of single-electron silicon spin qubits in two dimensions" · Nature Communications · 2025-07-01 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-60351-x D
[3] Diraq and imec · 300 mm SiMOS two-qubit fidelity and SPAM · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[4] H. Edlbauer, Y. Wang, S. Huq et al. (Silicon Quantum Computing) · 11-qubit donor processor in silicon · Nature 648, 569–575 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[5] Intel · 300 mm spin-qubit process statistics, >24,000 devices per wafer · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583 D
[6] HRL Laboratories · 18 exchange-only qubits, mean single-qubit error 2×10⁻⁴ · arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
Открытые пункты верификации
Приводимое в основном отчёте «99.90% для донорного ядерного CZ» не вычленяется из аннотации SQC и противоречит опубликованному диапазону 99.10–99.99%. Заявление Intel «масштабировать до сотен точек» не сопровождается ни датой, ни вехой.
Bare two-level subspace
The {|0⟩,|1⟩} subspace of a weakly anharmonic Josephson oscillator used directly as the qubit, with no bosonic, erasure or bias structure on top.
Verdict. The default of every mainstream superconducting vendor as of 2026-09-04; its structural cost is leakage plus an unbiased error model, which caps measured Λ at 1.4–2.1 where erasure encodings simulate an order of magnitude higher.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Using the lowest two levels of a Josephson circuit directly as a qubit is as old as the Cooper-pair box (Nakamura, 1999); the transmon (Koch et al., 2007) made it the default by buying charge insensitivity with lower anharmonicity — which is what creates the leakage problem.
Coordinates: it adds no characteristic time, readout, mobility, control or fabrication of its own — each is the carrier's.
Error structure as the code sees it: unbiased Pauli plus leakage out of the subspace.
Physics & limits
The scale that matters is α ≈ −EC ≈ 2π × 200–300 MHz: it sets the minimum gate time and the leakage per gate, which DRAG suppresses but cannot remove. Raising α costs charge dispersion, which grows as exp(−√(8E_J/E_C)); that trade is the floor here. Leakage persists where a Pauli fault does not: the second excited state survives tens of QEC cycles at Willow's 1.1 µs D[2], feeding the decoder correlated wrong syndromes. Hence dedicated removal: USTC's all-microwave scheme suppresses leakage 72×, to a residual 6.4(5)×10⁻⁴ after 40 cycles D[1]. What moves the floor is leakage-aware decoding and faster multi-level reset.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2024-12-09 | d=7 surface code, Λ = 2.14 ± 0.02 | Google (Willow) | D[2] |
| 2025-12-22 | Leakage suppressed 72×, Λ = 1.40(6) at d=7 | USTC | D[1] |
| 2026-07-08 | d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle | D[5] |
Best in class is one characterised IQM pair, CZ 99.93% over 40 h D[4]; typical at scale is IBM's fleet EPLG 3.7×10⁻³, best 1.9×10⁻³ D[3], and Rigetti's 108-qubit median 99.1% C[6].
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing of its own: it inherits the carrier's 300 mm Nb/Al lithography, yield spread and one drive plus one readout line per qubit. That is the whole commercial argument — dual-rail erasure adds a rail and a check per qubit (384 ns, 2.54×10⁻² erasure D[7]), cat codes a pump and buffer mode. The I/O wall is the carrier's: coax per qubit, ~10³ qubits per fridge. What this encoding adds at 10⁴–10⁶ is leakage removal inside every 1.1 µs cycle and the decoder bandwidth to use it. Export exposure is the carrier's (US EAR ECCN 3A901).
Role in the stack
The default Layer-2 encoding on every mainstream transmon path (IBM, Google, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). Dual-rail erasure or cat encoding replaces it when a vendor trades control complexity for a friendlier error structure: Alice & Bob, AWS and D-Wave/Quantum Circuits have, IBM and Google have not. The price is quantifiable: measured dual-rail gate errors simulate to Λ ≈ 27 against 14 for 0.1% depolarising noise S[9], where this encoding measures 2.14 and 1.40(6) D[1][2]. It adds nothing to the derived clock, which stays the carrier's 0.65 µs round inside its measured 1.1 µs cycle. Verification: the 72× is one unreplicated USTC device, and leakage is self-reported with no cross-vendor protocol.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | developer | US | Whole fleet and the Starling roadmap on bare transmons | D[3] |
| developer | US | Willow QEC and the d=7 logical-error record | D[2] | |
| USTC | research | CN | Below-threshold d=7 via leakage suppression | D[1] |
Money.
2026-06-02 · IBM · investment commitment · > $10 B over five years · announced G[10]G
2026-07-02 · IQM · Nasdaq and Helsinki listing · pro-forma cash €337 M · closed C[11]G
Market & supply chain. No supply chain of its own; concentration sits one layer down, in Nb/Al lithography and dilution refrigerators. Being free, it is what every G1–G4 budget on this path buys.
IP & standards. No dated patent family found for bare-subspace leakage mitigation as of 2026-09-04; PatSnap's 2026-06-30 counts are not encoding-specific PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G.
Roadmaps & track record. IBM (2025-06-10 · Starling, 200 logical / 10⁸ gates in 2029 · Nighthawk on plan, Kookaburra slipped a year G). Google (2025 · long-lived logical qubit at 10⁻⁶ · no successor to Willow). Neither publishes a leakage target.
Strategic reading. Its edge is that it is free, so the fork is capital allocation: money spent switching to erasure is not spent scaling the bare fleet. If Λ stays near 2, erasure encodings win on physical qubits per logical; otherwise incumbents keep the field.
Open niche: vendors quote per-gate leakage, per-cycle residual population, or nothing. A vendor-neutral benchmark — population versus QEC round with removal running — would be comparable across IBM, Google, IQM and USTC hardware.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027: ≥ 50× leakage suppression in a below-threshold code outside USTC, or leakage published as a line item in a vendor's logical error budget; otherwise demote it to a single-device claim. Best case 2029: leakage falls under the correlated-event floor (≈10⁻¹⁰, hourly bursts on Willow D[2]); worst case, Λ stays near 2 and physical-per-logical above 10³. Does leakage or 2Q error dominate at 10⁴ qubits? Can removal keep up at 10⁶? Does erasure conversion ever cross over commercially?
Sources
[1] He, Lin, Wang, Li et al. (Hefei National Laboratory / USTC), "Experimental Quantum Error Correction below the Surface Code Threshold via All-Microwave Leakage Suppression", Phys. Rev. Lett. 135, 260601, 2025-12-22 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[2] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] IBM Quantum, hardware page and "What's new Q2 2026" (EPLG typical 3.7×10⁻³, best 1.9×10⁻³) — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
[4] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM), "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device", arXiv:2508.16437, 2025-08-22 — https://arxiv.org/abs/2508.16437
[5] Google Quantum AI, reinforcement-learning-steered QEC calibration, Nature, 2026-07-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[6] Rigetti, general availability of the 108-qubit Cepheus-1-108Q, 2026-04-07 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[7] AWS, dual-rail transmon erasure check, arXiv:2604.16292, 2026-04-17 — https://arxiv.org/abs/2604.16292
[8] Google, Willow fidelities and verifiable advantage, 2025-10 C — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[9] Quantum Circuits / D-Wave, dual-rail cavity CZ, Nature 656, 47 (Extended Data Fig. 1 Λ simulation), 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[10] IBM, "$10 billion investment FAQ", 2026-06-02 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[11] IQM, Nasdaq listing release, 2026-07-02 C — https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
Open verification items
The 72× leakage suppression and 6.4(5)×10⁻⁴ residual come from one USTC device; no independent replication was found as of 2026-09-04.
The PRL does not name the processor; the report's "Zuchongzhi 3.2" label is external to the paper.
No leakage figure is published for IBM's fleet; EPLG aggregates all error mechanisms.
Голое двухуровневое подпространство
Подпространство {|0⟩,|1⟩} слабо ангармонического джозефсоновского осциллятора, используемое непосредственно как кубит, без надстройки в виде бозонной структуры, стирания или асимметрии ошибок.
Вердикт. Выбор по умолчанию у всех магистральных сверхпроводящих поставщиков по состоянию на 2026-09-04; его структурная цена — утечка (leakage) плюс симметричная модель ошибок, что ограничивает измеренную Λ значениями 1.4–2.1 там, где кодирования со стиранием (erasure) дают в моделировании на порядок больше.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Использование двух нижних уровней джозефсоновской схемы напрямую в качестве кубита старо, как ящик куперовских пар (Nakamura, 1999); трансмон (Koch et al., 2007) сделал его выбором по умолчанию, купив нечувствительность к заряду ценой пониженной ангармоничности, — что и порождает проблему утечки.
Координаты: собственных характерных времён, считывания, подвижности, управления и технологии изготовления оно не добавляет — всё это принадлежит носителю.
Структура ошибок, как её видит код: симметричные ошибки Паули плюс утечка за пределы подпространства.
Физика и пределы
Определяющий масштаб — α ≈ −EC ≈ 2π × 200–300 MHz: он задаёт минимальное время гейта и утечку на один гейт, которую DRAG подавляет, но устранить не может. Повышение α оплачивается зарядовой дисперсией, растущей как exp(−√(8E_J/E_C)); именно этот размен здесь и является пределом. Утечка живёт там, где ошибка Паули не выживает: второй возбуждённый уровень переживает десятки циклов QEC при цикле Willow в 1.1 µs D[2], подавая декодеру коррелированные ложные синдромы. Отсюда выделенные механизмы удаления: полностью микроволновая схема USTC подавляет утечку в 72×, до остаточных 6.4(5)×10⁻⁴ после 40 циклов D[1]. Предел сдвигают декодирование с учётом утечки и более быстрый сброс многоуровневых состояний.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-12-09 | Поверхностный код d=7, Λ = 2.14 ± 0.02 | Google (Willow) | D[2] |
| 2025-12-22 | Утечка подавлена в 72×, Λ = 1.40(6) при d=7 | USTC | D[1] |
| 2026-07-08 | Логическая ошибка при d=7: 7.72×10⁻⁴ за цикл | D[5] |
Лучшее в классе — одна охарактеризованная пара IQM, CZ 99.93% на протяжении 40 h D[4]; типичное на масштабе — EPLG парка IBM 3.7×10⁻³, лучший показатель 1.9×10⁻³ D[3], и медиана 99.1% на 108-кубитной машине Rigetti C[6].
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного нет ничего: наследуются литография Nb/Al на пластинах 300 mm, разброс выхода годных и по одной линии возбуждения плюс одной линии считывания на кубит. В этом и состоит весь коммерческий аргумент: двухрельсовое стирание добавляет по рельсу и по проверке на кубит (384 ns, стирание 2.54×10⁻² D[7]), кот-коды — накачку и буферную моду. Стена по вводу-выводу принадлежит носителю: коаксиал на кубит, ~10³ кубитов на криостат. На уровне 10⁴–10⁶ это кодирование добавляет удаление утечки внутри каждого цикла 1.1 µs и требуемую для этого полосу декодера. Экспозиция по экспортному контролю — носителя (US EAR ECCN 3A901).
Роль в стеке
Кодирование слоя 2 по умолчанию на каждом магистральном трансмонном пути платформы (IBM, Google, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). Его вытесняют двухрельсовое стирание или кот-кодирование, когда поставщик меняет сложность управления на более дружественную структуру ошибок: Alice & Bob, AWS и D-Wave/Quantum Circuits это сделали, IBM и Google — нет. Цена поддаётся счёту: измеренные ошибки двухрельсовых гейтов дают в моделировании Λ ≈ 27 против 14 при 0.1% деполяризующего шума S[9], тогда как для этого кодирования измеряются 2.14 и 1.40(6) D[1][2]. В производный такт оно не добавляет ничего: раунд остаётся 0.65 µs внутри измеренного цикла носителя 1.1 µs. Верификация: 72× — это одно невоспроизведённое устройство USTC, а утечка декларируется самими авторами при отсутствии межвендорного протокола.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | разработчик | США | Весь парк машин и дорожная карта Starling — на голых трансмонах | D[3] |
| разработчик | США | QEC на Willow и рекорд логической ошибки при d=7 | D[2] | |
| USTC | исследования | Китай | Подпороговый d=7 за счёт подавления утечки | D[1] |
Деньги.
2026-06-02 · IBM · инвестиционное обязательство · > $10 B в течение пяти лет · объявлено G[10]G
2026-07-02 · IQM · листинг на Nasdaq и в Helsinki · денежные средства pro forma €337 M · закрыт C[11]G
Рынок и цепочка поставок. Собственной цепочки поставок нет; концентрация лежит слоем ниже — в литографии Nb/Al и рефрижераторах растворения. Будучи бесплатным, оно и есть то, что покупает любой бюджет G1–G4 на этом пути платформы.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по борьбе с утечкой в голом подпространстве по состоянию на 2026-09-04 не найдено; подсчёты PatSnap от 2026-06-30 не специфичны по кодированиям PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G.
Дорожные карты и послужной список. IBM (2025-06-10 · Starling, 200 логических / 10⁸ гейтов в 2029 · Nighthawk идёт по плану, Kookaburra сдвинулся на год G). Google (2025 · долгоживущий логический кубит на уровне 10⁻⁶ · преемника Willow нет). Ни один из них не публикует целевого показателя по утечке.
Стратегическое прочтение. Его преимущество в том, что оно бесплатно, поэтому развилка проходит по распределению капитала: деньги, потраченные на переход к стиранию, не идут на масштабирование парка машин с голым кодированием. Если Λ останется около 2, кодирования со стиранием выиграют по числу физических кубитов на логический; иначе поле остаётся за действующими игроками.
Открытая ниша: поставщики приводят утечку на гейт, остаточную населённость на цикл — или ничего. Вендоронейтральный бенчмарк — населённость в зависимости от номера раунда QEC при работающем удалении — был бы сопоставим на аппаратуре IBM, Google, IQM и USTC.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027: подавление утечки ≥ 50× в подпороговом коде вне USTC либо публикация утечки отдельной строкой в логическом бюджете ошибок какого-либо поставщика; иначе понизить это до утверждения об одном устройстве. Лучший случай, 2029: утечка опускается ниже предела по коррелированным событиям (≈10⁻¹⁰, ежечасные всплески на Willow D[2]); худший — Λ остаётся около 2, а число физических кубитов на логический — выше 10³. Что доминирует на 10⁴ кубитов: утечка или двухкубитная ошибка? Успеет ли удаление на уровне 10⁶? Перейдёт ли конверсия в стирание когда-нибудь в коммерческую плоскость?
Источники
[1] He, Lin, Wang, Li et al. (Hefei National Laboratory / USTC), "Experimental Quantum Error Correction below the Surface Code Threshold via All-Microwave Leakage Suppression", Phys. Rev. Lett. 135, 260601, 2025-12-22 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[2] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] IBM Quantum, hardware page and "What's new Q2 2026" (EPLG typical 3.7×10⁻³, best 1.9×10⁻³) — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
[4] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM), "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device", arXiv:2508.16437, 2025-08-22 — https://arxiv.org/abs/2508.16437
[5] Google Quantum AI, reinforcement-learning-steered QEC calibration, Nature, 2026-07-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[6] Rigetti, general availability of the 108-qubit Cepheus-1-108Q, 2026-04-07 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[7] AWS, dual-rail transmon erasure check, arXiv:2604.16292, 2026-04-17 — https://arxiv.org/abs/2604.16292
[8] Google, Willow fidelities and verifiable advantage, 2025-10 C — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[9] Quantum Circuits / D-Wave, dual-rail cavity CZ, Nature 656, 47 (Extended Data Fig. 1 Λ simulation), 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[10] IBM, "$10 billion investment FAQ", 2026-06-02 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[11] IQM, Nasdaq listing release, 2026-07-02 C — https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
Открытые пункты верификации
Подавление утечки в 72× и остаточные 6.4(5)×10⁻⁴ получены на одном устройстве USTC; независимого воспроизведения по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
В статье PRL процессор не назван; обозначение «Zuchongzhi 3.2», используемое в отчёте, является внешним по отношению к статье.
Для парка машин IBM показатель утечки не публикуется; EPLG агрегирует все механизмы ошибок.
Exchange-only / singlet-triplet spin encoding
One logical qubit in the total-spin subspace of two or three exchange-coupled dots, driven entirely by baseband voltage pulses, with leakage as the price of removing microwave control.
Verdict. The only spin encoding that has run error correction with no room-temperature real-time electronics; it costs three dots per qubit and a leakage channel, and its headline code result is bit-flip only.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two or three spins in adjacent dots encode one qubit in a subspace of fixed total spin, every gate a pulse of Heisenberg exchange — baseband voltage, never a microwave tone. The basis is DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard and Whaley, Nature 408, 339 (2000): exchange alone implements any circuit, so local single-qubit drive disappears S[3]. Scaled three-dot demonstrations date from about 2013. Coordinates: affinity — fully composite, the opposite pole from the bare spin; error — leakage plus coherent exchange error, no control modality or fabrication of its own.
Physics & limits
Three spins span eight states and the qubit uses two, so population leaks into the spin-3/2 manifold, invisible to a Pauli-frame decoder unless converted into detectable error. That is the encoding-specific floor: 0.015% per Clifford for always-on two-exchange operation against a 0.029% single-exchange average D[1]. In return it is a decoherence-free subspace against uniform field noise, but exchange depends exponentially on barrier voltage, so charge noise enters the gate. Neither term dominates: HRL attributes roughly 80% of its CNOT error to extrinsic control and calibration D[2]. Sweet-spot operation, always-on pulsing (1.9 versus 2.7 pulses per Clifford D[1]) and cold calibration move it.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2026-04-03 | 99.86% Clifford (blind randomised benchmarking), leakage 0.015%/Clifford, always-on | UCLA | D[1] |
| 2026-07-29 | 18 qubits from 54 dots; 1Q 2×10⁻⁴, CNOT 3×10⁻³; distance-5 repetition code, Λ₅/₃ = 4.7 over 200 rounds | HRL | D[2] |
Dominant term: extrinsic control and calibration, then leakage; best reproducible CNOT 9×10⁻⁴ D[2].
Manufacturing, materials & supply chain
Three dots per qubit — two for singlet–triplet — triples gate-stack density per logical unit on the hosting 300 mm process, with no encoding-specific step. The win is control: purely baseband, no microwave lines or micromagnets, the sequencer inside a 4 K controller in commercial 130 nm RF CMOS — 366 DACs, 296 lines, ≤3.5 W, no room-temperature real-time electronics D[2] — the first sign a control rack can become a cold ASIC. That sets the wall: ≤3.5 W for 18 qubits is ≈0.2 W per qubit, so 10³ qubits need hundreds of watts at 4 K, one to two orders beyond a standard pulse-tube stage S[2]. Power per qubit, not line count, is the scaling problem.
Role in the stack
Requires a gate-defined quantum-dot carrier at three dots per qubit, in the silicon and germanium quantum-dot spin path; replaces single-spin encoding, the central fork. Exchange pulses are nanoseconds, but a Clifford costs about two, so the encoding multiplies gate count, not gate time; readout still sets derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset at 8.5×10⁻⁶ s, 6.3 µs of it readout. Verification: Λ₅/₃ = 4.7 and the 5.0×10⁻³ logical error come from a distance-5 repetition code, bit-flip only, not below-threshold operation of a full code; the [[4,2,2]] fidelity of 0.95 is post-selected D[2]. The UCLA 99.86% is single-qubit blind benchmarking, not device-wide D[1]; neither result is replicated.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | developer | USA | 18 exchange-only qubits, 4 K controller | D[2] |
| IBM | developer | USA | Acquired HRL; no spin milestone on its roadmap | CG |
| UCLA | research | USA | Always-on two-exchange qubit | D[1] |
| Quantum Machines | supplier | Israel | Named control-stack supplier to HRL | CG |
Money. 2026-06-02 · IBM · quantum programme commitment · >$10 B over five years · announced CG. 2026-08-26 · IBM · HRL acquisition completed · undisclosed · closed CG.
Market & supply chain. No encoding-specific supply chain exists; the distinctive asset is HRL's cryogenic controller, now IBM property. Removing microwave generation shrinks the rack vendors' share of the bill — the only spin encoding threatening the control duopoly. Pays into G3.
IP & standards. The 2000 exchange-universality result is prior art out of patent term S[3]; IBM's HRL purchase is the clearest IP consolidation, terms undisclosed CG. No dated patent family for the encoding is in a named database as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. IBM and HRL (2026-08-26 · acquisition completed · no dated qubit-count milestone, no spin entry on Starling 2029 or Blue Jay) CG. The July 2026 paper is a physics demonstration, not a scaling promise.
Strategic reading. If leakage holds near 10⁻⁴ per Clifford at scale, three dots per qubit buys away the microwave subsystem and the rack — a system win for IBM and any fab printing dense arrays. If single-spin encoding closes the calibration gap, the overhead is pure area cost and the rack vendors keep their position.
Open niche: the claim that ~80% of CNOT error is extrinsic is self-reported by the group that set the record; leakage benchmarking, leakage-reduction verification and honest repetition-versus-full-code accounting are what an independent group supplies.
Outlook & open questions
Confirm or demote in 12–24 months: a second laboratory reproducing the 18-qubit result; a full code below threshold; a dated IBM milestone. Best case 2029: IBM folds the cold sequencer into a foundry-scale device with unconditional performance. Worst case: a single-laboratory result. Open: (1) whether controller power per qubit falls two orders; (2) whether leakage stays flat as arrays grow; (3) whether always-on pulsing becomes the standard.
Sources
[1] W. Broz, T. Hoke, A. Acuna, J. R. Petta (UCLA) · "Demonstration of an always-on exchange-only spin qubit" · Nature Communications · 2026-04-03 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-70943-w D
[2] HRL Laboratories · self-sequenced 18-qubit exchange-only processor with 4 K cryo-CMOS control · Nature / arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
[3] D. P. DiVincenzo, D. Bacon, J. Kempe, G. Burkard, K. B. Whaley · "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339 · 2000-11-16 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116 S
[4] IBM Newsroom · "IBM completes acquisition of HRL Laboratories" · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum C
[5] HRL Laboratories · "HRL demonstrates a silicon quantum processor that runs itself" · newsroom · 2026-07-29 · https://www.hrl.com/news/2026/07/29/hrl-demonstrates-a-silicon-quantum-processor-that-runs-itself C
[6] IBM · "$10 billion investment in quantum" · company blog · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
Open verification items
The 0.2 W per qubit figure is arithmetic on HRL's published controller power and qubit count, not a scaling number the paper states. HRL's ~80% extrinsic-error attribution is self-reported and unreplicated. Neither the UCLA nor the HRL result has an independent replication, and no exchange-only device has published all-pairs two-qubit fidelities.
Чисто обменное / синглет-триплетное спиновое кодирование
Один логический кубит в подпространстве полного спина двух или трёх обменно-связанных точек, управляемый исключительно видеочастотными импульсами напряжения, где утечка (leakage) — цена отказа от микроволнового управления.
Вердикт. Единственное спиновое кодирование, на котором коррекция ошибок работала без real-time электроники комнатной температуры; оно стоит трёх точек на кубит и канала утечки, а его заглавный результат по коду получен только для бит-флипов.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Два или три спина в соседних точках кодируют один кубит в подпространстве с фиксированным полным спином, и каждый гейт есть импульс гейзенберговского обмена — видеочастотное напряжение, но никогда не микроволновый тон. Основание — DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard и Whaley, Nature 408, 339 (2000): одного лишь обмена достаточно для реализации любой схемы, поэтому локальное однокубитное возбуждение исчезает S[3]. Масштабированные демонстрации на трёх точках известны примерно с 2013 года. Координаты: сродство — полностью составное, противоположный полюс по отношению к «голому» спину; ошибка — утечка плюс когерентная ошибка обмена, собственной модальности управления или собственного производства нет.
Физика и пределы
Три спина натягивают восемь состояний, а кубит использует два, поэтому населённость утекает в мультиплет со спином 3/2, невидимый для декодера, работающего в паулиевском фрейме, если только эту утечку не преобразовать в детектируемую ошибку. Это и есть специфичный для кодирования пол: 0.015% на клиффорд при постоянно включённой двухобменной работе против среднего 0.029% при одиночном обмене D[1]. Взамен получается подпространство, свободное от декогеренции по отношению к однородному шуму поля, но обмен экспоненциально зависит от напряжения на барьере, так что зарядовый шум входит прямо в гейт. Ни один из членов не доминирует: HRL относит примерно 80% своей ошибки CNOT к внешним факторам — управлению и калибровке D[2]. Работа в «сладкой точке», постоянно включённая импульсная накачка (1.9 против 2.7 импульса на клиффорд D[1]) и холодная калибровка сдвигают этот пол.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2026-04-03 | 99.86% на клиффорд (слепой рандомизированный бенчмаркинг), утечка 0.015%/клиффорд, постоянно включённый режим | UCLA | D[1] |
| 2026-07-29 | 18 кубитов из 54 точек; 1Q 2×10⁻⁴, CNOT 3×10⁻³; повторяющий код расстояния 5, Λ₅/₃ = 4.7 за 200 раундов | HRL | D[2] |
Доминирующий член: внешнее управление и калибровка, затем утечка; лучший воспроизводимый CNOT 9×10⁻⁴ D[2].
Производство, материалы и цепочка поставок
Три точки на кубит — две в синглет-триплетном варианте — втрое увеличивают плотность затворного стека на одну логическую единицу в принимающем 300 mm техпроцессе, не требуя ни одного специфичного для кодирования шага. Выигрыш — в управлении: чистая видеочастота, ни микроволновых линий, ни микромагнитов, секвенсор внутри контроллера на 4 K, выполненного в серийном 130 nm RF CMOS — 366 ЦАП, 296 линий, ≤3.5 W, никакой real-time электроники комнатной температуры D[2], — первый признак того, что управляющая стойка способна превратиться в холодную ASIC. Это же задаёт и стену: ≤3.5 W на 18 кубитов — это ≈0.2 W на кубит, поэтому 10³ кубитов потребуют сотен ватт при 4 K, на один-два порядка больше, чем даёт стандартная ступень импульсной трубы S[2]. Проблема масштабирования — мощность на кубит, а не число линий.
Роль в стеке
Требует носителя «квантовая точка, задаваемая затворами» из расчёта три точки на кубит, в пути платформы «спины на квантовых точках кремния и германия»; заменяет кодирование в одиночном спине — это и есть центральная развилка. Обменные импульсы длятся наносекунды, но на один клиффорд их уходит около двух, так что кодирование умножает число гейтов, а не их длительность; производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс по-прежнему задаётся считыванием и равен 8.5×10⁻⁶ s, из которых 6.3 µs — само считывание. Верификация: Λ₅/₃ = 4.7 и логическая ошибка 5.0×10⁻³ получены на повторяющем коде расстояния 5, только для бит-флипов, а не в подпороговой работе полноценного кода; точность (fidelity) 0.95 для [[4,2,2]] получена с постселекцией D[2]. 99.86% от UCLA — это слепой бенчмаркинг одного кубита, а не показатель по всему устройству D[1]; ни один из двух результатов не воспроизведён.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | разработчик | США | 18 чисто обменных кубитов, контроллер на 4 K | D[2] |
| IBM | разработчик | США | Приобрела HRL; спиновой вехи в её дорожной карте нет | CG |
| UCLA | исследования | США | Постоянно включённый двухобменный кубит | D[1] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Названный поставщик управляющего стека для HRL | CG |
Деньги. 2026-06-02 · IBM · обязательство по квантовой программе · >$10 B за пять лет · объявлено CG. 2026-08-26 · IBM · приобретение HRL завершено · сумма не раскрыта · закрыто CG.
Рынок и цепочка поставок. Специфичной для этого кодирования цепочки поставок не существует; отличительный актив — криогенный контроллер HRL, ныне собственность IBM. Устранение генерации микроволн сокращает долю стоечных поставщиков в счёте — это единственное спиновое кодирование, угрожающее дуополии в управлении. Работает на G3.
ИС и стандарты. Результат 2000 года об универсальности обмена — уровень техники с истёкшим сроком патентной охраны S[3]; покупка HRL со стороны IBM — самая отчётливая консолидация ИС, условия не раскрыты CG. Датированного патентного семейства по этому кодированию в поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.
Дорожные карты и послужной список. IBM и HRL (2026-08-26 · приобретение завершено · датированной вехи по числу кубитов нет, спиновой записи ни в Starling 2029, ни в Blue Jay нет) CG. Статья от июля 2026 г. — физическая демонстрация, а не обещание масштабирования.
Стратегическое прочтение. Если при масштабировании утечка удержится вблизи 10⁻⁴ на клиффорд, три точки на кубит откупают собой микроволновую подсистему и стойку целиком — системный выигрыш для IBM и для любой фабрики, печатающей плотные массивы. Если же кодирование в одиночном спине закроет калибровочный разрыв, эти накладные расходы окажутся чистой платой по площади, а стоечные поставщики сохранят свои позиции.
Открытая ниша: утверждение, что ~80% ошибки CNOT имеет внешнюю природу, заявлено самой группой, поставившей рекорд; бенчмаркинг утечки, верификация её подавления и честный учёт «повторяющий код против полноценного» — именно то, что может дать независимая группа.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе за 12–24 месяца: вторая лаборатория, воспроизводящая результат на 18 кубитах; полноценный код ниже порога; датированная веха от IBM. Лучший случай к 2029: IBM встраивает холодный секвенсор в устройство фабричного масштаба с безусловными характеристиками. Худший случай: результат остаётся достоянием одной лаборатории. Открыто: (1) упадёт ли мощность контроллера на кубит на два порядка; (2) останется ли утечка неизменной по мере роста массивов; (3) станет ли постоянно включённая импульсная накачка стандартом.
Источники
[1] W. Broz, T. Hoke, A. Acuna, J. R. Petta (UCLA) · "Demonstration of an always-on exchange-only spin qubit" · Nature Communications · 2026-04-03 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-70943-w D
[2] HRL Laboratories · self-sequenced 18-qubit exchange-only processor with 4 K cryo-CMOS control · Nature / arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
[3] D. P. DiVincenzo, D. Bacon, J. Kempe, G. Burkard, K. B. Whaley · "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339 · 2000-11-16 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116 S
[4] IBM Newsroom · "IBM completes acquisition of HRL Laboratories" · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum C
[5] HRL Laboratories · "HRL demonstrates a silicon quantum processor that runs itself" · newsroom · 2026-07-29 · https://www.hrl.com/news/2026/07/29/hrl-demonstrates-a-silicon-quantum-processor-that-runs-itself C
[6] IBM · "$10 billion investment in quantum" · company blog · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
Открытые пункты верификации
Цифра 0.2 W на кубит — это арифметика по опубликованным HRL мощности контроллера и числу кубитов, а не показатель масштабирования, который приводила бы сама статья. Отнесение HRL ~80% ошибки к внешним причинам заявлено самой группой и не воспроизведено. Ни результат UCLA, ни результат HRL не имеют независимого воспроизведения, и ни одно чисто обменное устройство не опубликовало двухкубитных точностей по всем парам.
Fermion-parity encoding (tetron)
One logical qubit in the fermion parity of four Majorana modes on two wires; Z and X are parities of different mode pairs, both non-local.
Verdict. Not a working encoding as of 4 Sep 2026 — its X channel lives ~1000× shorter than its Z channel; falsified as fault-tolerance-relevant unless that ratio falls below 10× by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Four Majorana modes on two wires joined by a superconducting backbone hold one qubit: Z is the parity of one wire's mode pair, X of a pair spanning both, so neither logical operator is local. Karzig et al. defined the tetron and hexon layouts in 2017, with Cliffords by measurement rather than braiding S[1]. Only Z-type parity has been read with a stated fidelity; the X measurement the encoding requires has not D[3].
a fabricated (1.0) · b not a gate · c no readout · d no transport
e no control · f asymmetric, poisoning-dominated · g inherits the wire fab
Physics & limits
Protection is a length and a gap: parity splitting falls exponentially with length over coherence length, poisoning as the gap rises against temperature and quasiparticle density S[1]. Neither is published. Published instead: 12.4 ms on the Z loop against 14.5 µs on the X loop in one device D[2]. Both are fermion parities, so the ~1000× factor is geometric: the X loop encloses both wires and captures quasiparticles over a larger cross-section D[2]. A code needs comparable rates on both bases, and this is not usable bias: the short basis is the one a measurement-based gate projects most. Moving the floor means a larger gap (lead replaced aluminium D[3]), quasiparticle trapping and a smaller X loop.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2017 | Tetron and hexon layouts defined; measurement-only Cliffords | Microsoft | S[1] |
| 2025-07 | Z loop 12.4 ms vs X loop 14.5 µs, one tetron | Microsoft Quantum | D[2] |
| 2026-06 | One wire of one tetron in an array; no joint parity | Microsoft Quantum | D[3] |
| No logical state prepared, no X measurement, no coherence time or logical error rate for a tetron D[3]. |
Manufacturing, materials & supply chain
No process of its own; the encoding fixes a geometry. Two wires, a backbone and the dots closing each loop cost more area and steps than a bare wire, and the X loop's coupling elements are exactly what a Z-only measurement avoids. Bring-up is per device: the 2026 rf technique resolves wire-end-state splitting to µeV so array devices can be tuned at all D[3]. Below it is in-house InAs–Pb epitaxy, unreplicated outside Microsoft; no export-control category specific to it.
Role in the stack
It requires two wires per qubit and supplies the logical degree of freedom a measurement-based gate would act on; nothing else consumes it, and it sets no clock. Verification is one-sided: telegraph statistics on parity loops, no logical error per cycle, no Λ, no independent tetron. The dispute runs deeper: Legg's Matters Arising (2026-06-24) argues the regions read out in 2025 were disordered and gapless, making the encoded object trivial rather than protected; Microsoft's same-day reply concedes nothing D[4]. QuTech's parity qubit in coupled Kitaev chains is an alternative encoding with limited protection, not a tetron replication D[5].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | developer | US | Defined the tetron and holds the only Z/X data | D[2] |
| DARPA | investor | US | US2QC final Validation & Co-Design stage since 2025-02-06 | G |
| QuTech | research | NL | Competing parity encoding in coupled Kitaev chains | D[5] |
| Nokia Bell Labs | research | US | Fractional-quantum-Hall anyon route, a different encoding | DG |
Money. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC final Validation & Co-Design stage · undisclosed · DARPA · announced G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program, QEC an award topic · ≤ USD 200,000 per proposal · announced PG.
Market & supply chain. Nothing is sold; it consumes wires and readout and pays back only in G4, after an X measurement exists.
IP & standards. The tetron layout is Microsoft's published lineage S[1]; no dated patent count specific to it as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. (tetron as the fault-tolerance unit, promised 2017, restated for 2029 in 2026; status 4 Sep 2026: no X measurement, no logical qubit) C[7]. Nine years from design to a one-wire measurement, with no interim milestone for the X/Z ratio.
Strategic reading. Every topological claim above sits on this ratio. If it closes, Microsoft's fabrication lead becomes a code; if not, the tetron gives way to a longer Kitaev chain and the wire stack loses its justification. Risk is single-vendor and single-design.
Open niche: Bounding how much of the ~1000× asymmetry is geometric versus intrinsic, from published loop geometries and lifetimes, is a modelling task with no hardware dependency.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: any X-basis parity measurement with a stated assignment error; an X/Z ratio below 100×; a joint measurement across two tetrons. Confirm on the first two; demote to theory if none appears by end-2027. Best case, loop redesign and a larger gap bring X into milliseconds; worst case, X-loop poisoning is intrinsic and the design is abandoned. Open: is the asymmetry geometric or intrinsic; does anyone build a tetron outside Microsoft.
Sources
[1] Karzig et al. — "Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes" — Phys. Rev. B 95, 235305 (arXiv:1610.05289) — 2017 — https://arxiv.org/abs/1610.05289
[2] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron Z-loop / X-loop parity lifetimes — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[5] Zatelli, Roovers, van Loo et al. (QuTech/TU Delft) — "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains" — arXiv:2607.09511 — 2026-07-10 — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[6] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[7] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[8] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Open verification items
No Majorana splitting, wire length over coherence length, or quasiparticle density is published for a tetron, so the protection claim cannot be checked numerically. The arXiv text of [2] also gives X ~4 µs and Z ~9.3 ms for other tunings against the 14.5 µs / 12.4 ms used here. Whether the X/Z asymmetry is geometric or intrinsic is unresolved, and no non-Microsoft tetron exists to test it.
Кодирование по фермионной чётности (тетрон)
Один логический кубит в фермионной чётности четырёх майорановских мод на двух проводах; Z и X — чётности разных пар мод, обе нелокальные.
Вердикт. По состоянию на 4 сентября 2026 г. это не работающее кодирование — его X-канал живёт примерно в 1000 раз меньше, чем Z-канал; фальсифицируется как значимое для отказоустойчивости, если к 2028 году это отношение не опустится ниже 10×.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Четыре майорановские моды на двух проводах, соединённых сверхпроводящим хребтом, удерживают один кубит: Z — чётность пары мод одного провода, X — чётность пары, охватывающей оба провода, так что ни один из логических операторов не локален. Карциг с соавторами определили компоновки тетрона и гексона в 2017 году, с клиффордовскими операциями посредством измерений, а не плетения S[1]. С заявленной точностью (fidelity) считывалась только чётность Z-типа; X-измерение, которого требует это кодирование, — нет D[3].
a изготовлен (1.0) · b не гейт · c считывания нет · d транспорта нет
e управления нет · f асимметричен, доминирует отравление · g наследует изготовление проводов
Физика и пределы
Защита — это длина и щель: расщепление чётности спадает экспоненциально по отношению длины к длине когерентности, отравление — по мере роста щели относительно температуры и плотности квазичастиц S[1]. Ни то, ни другое не опубликовано. Опубликовано другое: 12.4 ms на Z-петле против 14.5 µs на X-петле в одном приборе D[2]. Обе величины суть фермионные чётности, поэтому фактор ~1000× геометричен: X-петля охватывает оба провода и захватывает квазичастицы на большем сечении D[2]. Коду нужны сопоставимые скорости в обоих базисах, и это не полезная асимметрия: короткоживущий базис — как раз тот, который гейт на основе измерений проецирует чаще всего. Сдвинуть этот пол означает увеличить щель (свинец заменил алюминий D[3]), обеспечить захват квазичастиц ловушками и уменьшить X-петлю.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2017 | Определены компоновки тетрона и гексона; клиффордовские операции только на измерениях | Microsoft | S[1] |
| 2025-07 | Z-петля 12.4 ms против X-петли 14.5 µs, один тетрон | Microsoft Quantum | D[2] |
| 2026-06 | Один провод одного тетрона в массиве; совместной чётности нет | Microsoft Quantum | D[3] |
| Ни одно логическое состояние не приготовлено, ни одного X-измерения, ни времени когерентности, ни логической частоты ошибок для тетрона нет D[3]. |
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного процесса нет; кодирование фиксирует геометрию. Два провода, хребет и квантовые точки, замыкающие каждую петлю, стоят большей площади и большего числа операций, чем голый провод, а элементы связи X-петли — это ровно то, чего измерение только по Z позволяет избежать. Вывод на режим выполняется поприборно: радиочастотная методика 2026 года разрешает расщепление концевых состояний провода с точностью до µeV, чтобы массивные приборы вообще поддавались настройке D[3]. Ниже лежит собственная эпитаксия InAs–Pb, не воспроизведённая вне Microsoft; специфичной для неё категории экспортного контроля нет.
Роль в стеке
Оно требует двух проводов на кубит и поставляет ту логическую степень свободы, на которую действовал бы гейт на основе измерений; больше его никто не потребляет, и такта оно не задаёт. Верификация односторонняя: телеграфная статистика на петлях чётности, никакой логической ошибки на цикл, никакого Λ, никакого независимого тетрона. Спор идёт глубже: Matters Arising Легга (2026-06-24) доказывает, что считывавшиеся в 2025 году области были разупорядоченными и бесщелевыми, что делает закодированный объект тривиальным, а не защищённым; ответ Microsoft, вышедший в тот же день, не уступает ничего D[4]. Кубит чётности от QuTech в связанных цепочках Китаева — альтернативное кодирование с ограниченной защитой, а не воспроизведение тетрона D[5].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Определили тетрон и владеют единственными данными по Z/X | D[2] |
| DARPA | инвестор | США | Финальная стадия US2QC Validation & Co-Design с 2025-02-06 | G |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Конкурирующее кодирование по чётности в связанных цепочках Китаева | D[5] |
| Nokia Bell Labs | исследования | США | Маршрут на анионах дробного квантового эффекта Холла, иное кодирование | DG |
Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · финальная стадия US2QC Validation & Co-Design · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program, QEC — одна из тем конкурса · ≤ USD 200,000 на заявку · объявлено PG.
Рынок и цепочка поставок. Не продаётся ничего; кодирование потребляет провода и считывание и окупается только в G4, после того как появится X-измерение.
ИС и стандарты. Компоновка тетрона — опубликованная родословная Microsoft S[1]; датированного числа патентов именно по ней по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.
Дорожные карты и послужной список. (тетрон как единица отказоустойчивости, обещан в 2017-м, переформулирован на 2029 год в 2026-м; статус на 4 сентября 2026 г.: ни X-измерения, ни логического кубита) C[7]. Девять лет от проекта до одного проводного измерения, без единой промежуточной вехи по отношению X/Z.
Стратегическое прочтение. Всякое топологическое утверждение выше по стеку опирается на это отношение. Если оно сомкнётся, производственное преимущество Microsoft превратится в код; если нет, тетрон уступит место более длинной цепочке Китаева, а стек проводов лишится своего оправдания. Риск — единственный поставщик и единственная конструкция.
Открытая ниша: Оценка того, какая доля асимметрии ~1000× геометрична, а какая внутренне присуща, исходя из опубликованных геометрий петель и времён жизни, — задача моделирования, не зависящая от железа.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо за 12–24 месяца: любое измерение чётности в X-базисе с заявленной ошибкой отнесения; отношение X/Z ниже 100×; совместное измерение по двум тетронам. Подтверждение — по первым двум пунктам; понижение до теории, если ничего не появится к концу 2027 года. Лучший случай — перепроектирование петли и увеличенная щель выводят X в миллисекунды; худший — отравление X-петли внутренне присуще, и конструкция забрасывается. Открытые вопросы: асимметрия геометрическая или внутренне присущая; строит ли кто-нибудь тетрон вне Microsoft.
Источники
[1] Karzig et al. — "Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes" — Phys. Rev. B 95, 235305 (arXiv:1610.05289) — 2017 — https://arxiv.org/abs/1610.05289
[2] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron Z-loop / X-loop parity lifetimes — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[5] Zatelli, Roovers, van Loo et al. (QuTech/TU Delft) — "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains" — arXiv:2607.09511 — 2026-07-10 — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[6] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[7] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[8] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Открытые пункты верификации
Ни расщепление майорановских мод, ни отношение длины провода к длине когерентности, ни плотность квазичастиц для тетрона не опубликованы, поэтому утверждение о защите нельзя проверить численно. Текст [2] на arXiv даёт также X ~4 µs и Z ~9.3 ms для других настроек против используемых здесь 14.5 µs / 12.4 ms. Вопрос о том, геометрична асимметрия X/Z или внутренне присуща, не решён, а тетрона вне Microsoft, на котором это можно было бы проверить, не существует.
Time-bin / path photonic encoding
Photonic dual-rail qubit in arrival-time bins or waveguide path; loss is the error and it is heralded rather than stochastic.
Verdict. The two halves have diverged: path encoding won on chip (PsiQuantum Omega), time-bin survives in fibre, because an on-chip delay costs 0.27 dB per ns. No fusion logical qubit by 2028 leaves it a communication encoding.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
One photon, two orthogonal modes: two arrival-time bins, or two waveguides. Nothing continuous decoheres, so the only error is loss — and a lost photon fails to herald, detectable where it happens. Time-bin entanglement came from Brendel, Gisin, Tittel and Zbinden at Geneva in 1999, built for telecom fibre D[1]; path encoding is the on-chip descendant, and Omega says so plainly — "a path-encoded qubit using a heralded photon and two-mode interferometers" D[2]. Coordinates: no mobility, no control modality, no fabrication of its own; pure-loss error.
Physics & limits
The floor is a loss budget, not an infidelity: every interferometer, coupler and switch removes amplitude, and the two halves of this node price it differently. A 1 ns time bin needs ~0.15 m of on-chip delay at group index 2, which at PsiQuantum's measured 1.8 ± 0.2 dB/m SiN loss D[2] costs ~0.27 dB — over half a ~0.5 dB per-photon budget, against ~0.04 mdB in fibre. That is why chips are path-encoded and fibres time-bin encoded — one node only in the abstract. The erasure advantage needs a trusted herald: Omega's median on-chip detector efficiency is 93.4% D[2], so about one heralded event in fifteen is an unflagged loss entering the code as ordinary error.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Fusion Bell fidelity 99.22 ± 0.12%, chip-to-chip 99.72 ± 0.04% | PsiQuantum | D[2] |
| 2025-02 | Single-mode SiN loss 1.8 ± 0.2 dB/m; on-chip SNSPD 93.4% | PsiQuantum | D[2] |
| 2026-06-26 | Unencoded 6-ring loss threshold 0.38–0.82% | Löbl et al. | S[4] |
No logical qubit exists in this encoding, and the threshold it must meet is disputed: 2.7% per photon for a boosted 6-ring and 17.4% for a {7,4}-encoded state S[3] against 0.38–0.82% unencoded S[4] — an order of magnitude apart, unreconciled G.
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication step of its own: the encoding rides its host — PsiQuantum's 300 mm silicon nitride, Quandela's III–V quantum dots, QuiX's SiN meshes. Control is inherited: no per-qubit drive line, but every interferometer needs a phase shifter and every output a detector — thousands of cryogenic channels and their fan-out at 10³–10⁴ qubits. Chokepoints are the detector vendors (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot) and the III–V and SiN foundries PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G; ECCN 4A906 applies G.
Role in the stack
The encoding under the fusion-based discrete-variable path (PsiQuantum, Quandela, QuiX); it needs only a single-photon source and has no rival there. Swapping path for time-bin trades interferometer phase stability for delay-line loss, unaffordable on chip. It also caps fusion: passive linear-optical Bell measurement on a dual-rail qubit succeeds at 50%, at least 75% with unentangled ancillae S[5]. Verification: no group has run a syndrome cycle using heralded loss as an erasure flag, so the advantage is a design argument, not a measurement.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | Path-encoded qubits on Omega | D[2] |
| Quandela | developer | FR | Photonic QPUs on quantum-dot sources | CG |
| QuiX Quantum | developer | NL | Carina core delivered to DLR | C[7] |
| Sparrow Quantum | supplier | DK | Only merchant single-photon source vendor | P[8] |
Money.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A · EUR 21.5 M · lead undisclosed · closed P[8]
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B at USD 7 B · BlackRock, Temasek · closed CG
2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion · USD 125 M · DARPA · announced PP · 2026-07-22">G
Market & supply chain. Sparrow is the only merchant source vendor, shipping 20–35% system efficiency against a 71.2% laboratory record P[8], so every fusion architecture pays a multiplexing tax set by one supplier's yield. Pays for G1/G2, is PsiQuantum's G3–G4 substrate, and pays separately for G6 through QKD.
IP & standards. ORCA holds US 12,437,225 on linear-optical encoded GHZ measurements (granted 2025-10-07), the only photonic dual-rail family a dated search surfaced G[6]; no computing-side standard exists.
Roadmaps & track record. PsiQuantum has published no hardware result since Omega, so 2026 progress is legible only through DARPA V&V PP · 2026-07-22">G. QuiX promised a universal machine for 2026 and delivered the core, not the machine C[7]. Quandela missed its 2025 first-logical-qubit milestone, still targeting 50 by 2028 R.
Strategic reading. Whoever cuts system-level loss wins the fusion race — likely whoever controls detector efficiency and source multiplexing, not whoever designs the encoding, which is free where its host is not. QKD monetises the same physics, so a fusion failure strands PsiQuantum and Quandela but not QKD.
Open niche: an erasure-aware benchmarking suite is a genuine gap — randomized benchmarking assumes Pauli noise, not flagged loss, and nothing published measures what fraction of a heralded-loss channel is actually flagged at a given detector efficiency D[2].
Outlook & open questions
Confirm by 2027: a hardware syndrome cycle consuming heralded loss as an erasure flag; absent that it stays theory. Best case 2029: a small fusion-based logical qubit; worst case, commercially real only in QKD. Open: does anyone reconcile the 0.38% and 2.7% thresholds; can detector efficiency reach herald-trust levels at scale.
Sources
[1] Brendel, Gisin, Tittel, Zbinden (University of Geneva), "Pulsed energy-time entangled twin-photon source for quantum communication," Phys. Rev. Lett. 82, 2594, 1999 D — https://arxiv.org/abs/quant-ph/9809034
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] Fusion-based quantum computation loss thresholds, Nature Communications, 2023 S — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[4] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum / Center for Hybrid Quantum Networks), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 S — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[5] Ewert, van Loock, "3/4-efficient Bell measurement with passive linear optics and unentangled ancillae," Phys. Rev. Lett. 113, 140403, arXiv:1403.4841, 2014 S — https://arxiv.org/abs/1403.4841
[6] ORCA Computing Limited, US 12,437,225, "Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication," granted 2025-10-07 G — https://patents.justia.com/patent/12437225
[7] QuiX Quantum, Series A announcement, 2025-07-10 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[8] Quantum Computing Report, "Sparrow Quantum Secures €21.5M Series A," 2025-04-10 P — https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
[9] Toshiba Europe, quantum technology news (Orange Business 2025-06-11; Quantum Bridge 2026-03-16) C — https://www.toshiba.eu/quantum/news/
Open verification items
The main report's "waveguide loss 0.5 dB/m" is not the Omega single-mode SiN figure; 1.8 ± 0.2 dB/m is used here and the discrepancy is unreconciled G. The arXiv abstract page for quant-ph/9809034 returned the abstract text but not the author list or journal reference; the attribution to Brendel, Gisin, Tittel and Zbinden rests on the identifier. Loss thresholds for 6-ring fusion differ by an order of magnitude between sources with no reconciliation G. No syndrome-extraction-with-heralded-loss demonstration exists on any platform. Toshiba's public pages do not name "time-bin" for its 2025–26 deployments, so that attribution is not used here beyond the general QKD context [9]. The 0.27 dB per nanosecond of on-chip delay is derived from published loss figures, not measured.
Фотонное кодирование по временным интервалам (time-bin) / по пути
Фотонный двухрельсовый (dual-rail) кубит во временных интервалах прихода или в волноводном пути; ошибкой служат потери, и они геральдированы, а не стохастичны.
Вердикт. Две половины разошлись: на кристалле победило кодирование по пути (PsiQuantum Omega), а time-bin выживает в волокне, поскольку задержка на кристалле обходится в 0.27 дБ на нс. Если к 2028 году не появится логического кубита на слияниях, за ним останется роль кодирования для связи.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Один фотон, две ортогональные моды: два интервала времени прихода либо два волновода. Ничто непрерывное здесь не декогерирует, поэтому единственная ошибка — потеря, а потерянный фотон не даёт геральдирующего сигнала и тем самым обнаруживается ровно там, где это произошло. Запутанность по временным интервалам пришла от Brendel, Gisin, Tittel и Zbinden в Женеве в 1999 году и создавалась под телекоммуникационное волокно D[1]; кодирование по пути — её потомок на кристалле, и Omega говорит об этом прямо: «кубит, кодированный по пути, с использованием геральдированного фотона и двухмодовых интерферометров» D[2]. Координаты: собственной мобильности нет, собственной модальности управления нет, собственного технологического маршрута нет; ошибки чистых потерь.
Физика и пределы
Пол задаётся бюджетом потерь, а не неточностью: каждый интерферометр, ответвитель и коммутатор отнимает амплитуду, и две половины этого узла платят за неё по-разному. Временной интервал в 1 нс требует ~0.15 м линии задержки на кристалле при групповом показателе преломления 2, что при измеренных PsiQuantum потерях в SiN 1.8 ± 0.2 дБ/м D[2] обходится в ~0.27 дБ — более половины бюджета ~0.5 дБ на фотон, тогда как в волокне то же самое стоит ~0.04 мдБ. Именно поэтому кристаллы кодируют по пути, а волокна — по временным интервалам: единым узлом это остаётся лишь в отвлечённом описании. Преимущество стирания (erasure) требует доверия к геральдирующему сигналу: медианная эффективность интегральных детекторов в Omega равна 93.4% D[2], так что примерно одно геральдированное событие из пятнадцати есть непомеченная потеря, входящая в код как обычная ошибка.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Белловская точность слияния 99.22 ± 0.12%, между кристаллами 99.72 ± 0.04% | PsiQuantum | D[2] |
| 2025-02 | Потери в одномодовом SiN 1.8 ± 0.2 дБ/м; интегральный SNSPD 93.4% | PsiQuantum | D[2] |
| 2026-06-26 | Порог потерь для некодированного 6-кольца 0.38–0.82% | Löbl et al. | S[4] |
Логического кубита в этом кодировании не существует, а порог, которому оно обязано соответствовать, оспаривается: 2.7% на фотон для усиленного 6-кольца и 17.4% для состояния с кодированием {7,4} S[3] против 0.38–0.82% для некодированного S[4] — расхождение на порядок, никем не согласованное G.
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного технологического шага у него нет: кодирование едет на своём носителе — 300-мм нитриде кремния у PsiQuantum, квантовых точках III–V у Quandela, SiN-сетках у QuiX. Управление также унаследованное: отдельной линии возбуждения на кубит нет, но каждому интерферометру нужен фазовращатель, а каждому выходу — детектор, то есть тысячи криогенных каналов и их разветвление при 10³–10⁴ кубитах. Узкие места — поставщики детекторов (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot) и фабрики III–V и SiN PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G; применима позиция ECCN 4A906 G.
Роль в стеке
Кодирование, лежащее в основании пути платформы в дискретных переменных на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX); ему требуется только источник одиночных фотонов, и соперников у него там нет. Замена кодирования по пути на временные интервалы меняет требование фазовой стабильности интерферометров на потери в линии задержки, непозволительные на кристалле. Оно же ограничивает слияние сверху: пассивное линейно-оптическое белловское измерение над двухрельсовым кубитом успешно в 50% случаев и как минимум в 75% с незапутанными анциллами S[5]. Верификация: ни одна группа не выполнила цикл извлечения синдрома, в котором геральдированная потеря использовалась бы как флаг стирания, так что преимущество остаётся проектным доводом, а не измерением.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Кубиты с кодированием по пути на платформе Omega | D[2] |
| Quandela | разработчик | Франция | Фотонные QPU на источниках с квантовыми точками | CG |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | Ядро Carina поставлено в DLR | C[7] |
| Sparrow Quantum | поставщик | Дания | Единственный коммерческий поставщик источников одиночных фотонов | P[8] |
Деньги.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A · EUR 21.5 M · ведущий инвестор не раскрыт · закрыт P[8]
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B при оценке USD 7 B · BlackRock, Temasek · закрыт CG
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · DARPA · объявлено PP · 2026-07-22">G
Рынок и цепочка поставок. Sparrow — единственный коммерческий поставщик источников, отгружающий системную эффективность 20–35% против лабораторного рекорда 71.2% P[8], так что любая архитектура на слияниях платит налог на мультиплексирование, ставку которого задаёт выход годных одного-единственного поставщика. Окупается для G1/G2, служит субстратом G3–G4 для PsiQuantum и отдельно окупается в G6 через QKD.
ИС и стандарты. ORCA владеет патентом US 12,437,225 на линейно-оптические кодированные GHZ-измерения (выдан 2025-10-07) — единственное фотонное двухрельсовое семейство, которое обнаружил датированный поиск G[6]; стандарта со стороны вычислений не существует.
Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum не опубликовала ни одного аппаратного результата со времён Omega, поэтому её прогресс за 2026 год читается только через V&V по линии DARPA PP · 2026-07-22">G. QuiX обещала универсальную машину на 2026 год, а поставила ядро, а не машину C[7]. Quandela не выполнила веху первого логического кубита в 2025 году и по-прежнему целится в 50 к 2028-му R.
Стратегическое прочтение. Гонку слияний выигрывает тот, кто срежет потери на системном уровне, — а это, скорее всего, тот, кто контролирует эффективность детекторов и мультиплексирование источников, а не тот, кто проектирует само кодирование: кодирование бесплатно там, где его носитель — нет. Ту же физику монетизирует QKD, поэтому провал слияний оставляет на мели PsiQuantum и Quandela, но не QKD.
Открытая ниша: набор бенчмарков, учитывающих стирание, — настоящий пробел: рандомизированный бенчмаркинг предполагает шум Паули, а не помеченные потери, и ни одна публикация не измеряет, какая доля канала геральдированных потерь действительно помечается при заданной эффективности детекторов D[2].
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027 году: аппаратный цикл извлечения синдрома, потребляющий геральдированную потерю как флаг стирания; без этого всё остаётся теорией. Лучший сценарий к 2029 году: небольшой логический кубит на слияниях; худший — коммерческая состоятельность только в QKD. Открытые вопросы: согласует ли кто-нибудь пороги 0.38% и 2.7%; сможет ли эффективность детекторов в масштабе достичь уровня, при котором геральдирующему сигналу можно доверять.
Источники
[1] Brendel, Gisin, Tittel, Zbinden (University of Geneva), "Pulsed energy-time entangled twin-photon source for quantum communication," Phys. Rev. Lett. 82, 2594, 1999 D — https://arxiv.org/abs/quant-ph/9809034
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] Fusion-based quantum computation loss thresholds, Nature Communications, 2023 S — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[4] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum / Center for Hybrid Quantum Networks), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 S — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[5] Ewert, van Loock, "3/4-efficient Bell measurement with passive linear optics and unentangled ancillae," Phys. Rev. Lett. 113, 140403, arXiv:1403.4841, 2014 S — https://arxiv.org/abs/1403.4841
[6] ORCA Computing Limited, US 12,437,225, "Linear-optical encoded GHZ measurements and fault-tolerant quantum computation and communication," granted 2025-10-07 G — https://patents.justia.com/patent/12437225
[7] QuiX Quantum, Series A announcement, 2025-07-10 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[8] Quantum Computing Report, "Sparrow Quantum Secures €21.5M Series A," 2025-04-10 P — https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
[9] Toshiba Europe, quantum technology news (Orange Business 2025-06-11; Quantum Bridge 2026-03-16) C — https://www.toshiba.eu/quantum/news/
Открытые пункты верификации
Приведённые в основном отчёте «потери в волноводе 0.5 дБ/м» не совпадают с цифрой Omega для одномодового SiN; здесь используется 1.8 ± 0.2 дБ/м, и расхождение не устранено G. Страница аннотации arXiv для quant-ph/9809034 вернула текст аннотации, но не список авторов и не журнальную ссылку; атрибуция Brendel, Gisin, Tittel и Zbinden опирается на идентификатор. Пороги потерь для слияния 6-колец различаются между источниками на порядок и не согласованы G. Ни на одной платформе не существует демонстрации извлечения синдрома с геральдированной потерей. Публичные страницы Toshiba не называют «time-bin» применительно к её развёртываниям 2025–26 годов, поэтому такая атрибуция здесь не используется за пределами общего контекста QKD [9]. Величина 0.27 дБ на наносекунду задержки на кристалле выведена из опубликованных цифр потерь, а не измерена.
Rydberg-blockade CZ
Global laser pulses drive neighbouring tweezer-trapped atoms to a Rydberg state whose interaction blocks double excitation, giving a deterministic 270 ns CZ.
Verdict. Best natural-carrier entangler by speed; 99.854% raw as of April 2026, but the standard scheme sits within ~0.05% of its own ceiling and its residual error is atom loss.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two atoms ~2 µm apart in tweezers are driven on the qubit-to-Rydberg transition by one beam covering both. Because a doubly-excited pair repels through a van der Waals shift V=C6/R6 far larger than the drive, double excitation is pushed out of resonance and the pair acquires a phase set by how many atoms started in the coupled state — a controlled-phase gate. Jaksch, Cirac, Zoller, Rolston, Côté and Lukin proposed it in 2000 D[6]; blockade between two atoms was seen in 2009 (~58% fidelity) P[5], with the first gates and a CNOT in 2010. Levine et al. replaced the three-pulse addressed sequence with a two-pulse global time-optimal CZ in 2019 (97.4%) D[7] — the form every leading group still runs, and why the gate needs no per-qubit control line.
Coordinates (technology graph). a — carrier affinity: fully natural; the gate adds no fabricated structure to the qubit. b — characteristic time: 10-6.6 s ≈ 250 ns, deterministic rather than heralded. c — readout: not set here; inherited from the atom and imaging nodes. d — mobility: connectivity by physically transporting atoms between gate zones, not fixed couplers. e — control @ placement: optical, generated entirely at room temperature. f — error structure as the code sees it: atom loss, leakage out of the qubit space, coherent over/under-rotation. g — manufacturing: optics, not lithography.
Physics & limits
Three scales set everything. The drive Ω (Harvard: peak 2π×17 MHz, two-photon 420 + 1015 nm at 7.8 GHz intermediate detuning, Rb 53S1/2) fixes the gate at 270 ns D[1]D[2]; the blockade shift must satisfy V≫\hbarΩ, residual double excitation costing roughly (Ω/V)2. The Rydberg lifetime (tens of µs at n≈53, blackbody-limited) costs the Rydberg dwell time divided by it. Raising Ω cuts decay and raises leakage, so the optimum is shallow: a 2026 review adds spontaneous Rydberg emission (0.05–0.1%), laser phase noise (0.1–0.2%) and thermal motion (~0.1%) and concludes the standard blockade CZ has a "physical limit of 99.9%" absent new mechanisms such as Förster-resonance gates P[5].
The measured budget agrees in shape but not in villain. In the April 2026 Harvard result the largest single term is atom loss, 0.087(5)% per gate, about 60% of the total error, with leakage to other hyperfine levels 0.008(1)% per atom per gate; the authors assign the remainder to ground-Rydberg coherence (T2^), intermediate-state scattering and unwanted coupling to a nearby Rydberg level, and project 99.9–99.95% from better T2^, suppression of that coupling and more laser power D[1]. That makes the gate structurally interesting: its dominant failure is detectable — the atom is gone from the image — so it converts to an erasure, not an unlocated Pauli. Loss-post-selection lifts the same data from 99.854(4)% to 99.941(3)% D[1], and in the 448-atom architecture >80% of leakage events are atom loss, used as "supercheck" information in decoding D[2]G.
What moves the floor: single-photon UV excitation, with no intermediate state to scatter from — the Yb and Sr route D[3]D[4]; spectrally clean lasers against servo-bump phase noise at Ω; ground-state cooling against Doppler and position spread; and new gate physics (Förster resonance, modulated off-resonant driving, circular Rydberg states) P[5]. None is demonstrated above 99.9% raw as of 3 Sep 2026.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2009 | ~58% two-atom entanglement via blockade | Wisconsin (Saffman/Walker) | P[5] |
| 2019 | 97.4% CZ, two-pulse global scheme | Harvard/MIT (Levine) | D[7] |
| 2023 | 99.5% CZ, parallel across an array | Harvard/MIT/QuEra (Evered) | D[8] |
| 2024-07 | 99.71(5)% CZ, Sr, leakage-corrected | Caltech (Endres) | D[4] |
| 2024-11 | 99.72(3)% post-selected / 99.40(3)% raw, ¹⁷¹Yb nuclear spin | Atom Computing | D[3] |
| 2026-04 | 99.854(4)% raw / 99.941(3)% loss-post-selected, stable 10 h | Harvard | D[1] |
| 2026 | 99.2% global two-qubit on a 260-physical-qubit product | QuEra Gemini | C[10] |
Best-versus-typical is the story: the record comes from ~8 sparsely spaced gate sites at 20–30 Hz D[1], the shipped figure is 99.2% global on 260 qubits C[10], the largest array under fault-tolerant control is 448 atoms D[2], and arrays of 6,100 and 11,000 atoms exist without gates at these fidelities D[9]D[16].
Manufacturing, materials & supply chain
There is no wafer; the manufacturing surface is the laser and beam-steering chain. Alkali two-photon excitation needs a fibre-amplified 1013–1015 nm source of tens of watts plus a frequency-doubled 420 nm beam; Yb/Sr need a single ~300–320 nm UV source; all need phase noise suppressed near the Rabi frequency, plus acousto-optic deflectors and spatial light modulators for placement. Yield and uniformity become intensity and phase homogeneity across the array; Harvard's 10-hour run drifted mainly through Rydberg laser power and pointing D[1]. The vendor pool for narrow-linewidth high-power lasers, UV sources, AODs and SLMs is small — TOPTICA, M Squared, Coherent, AA Opto-Electronic, Gooch & Housego, Hamamatsu, Meadowlark are the usual names — but no dated procurement disclosure ties a machine to a supplier (see Open verification items). Export control runs through the US BIS quantum controls of September 2024 (ECCN 3A901 and related) and Category 6 laser entries; which applies to a 10 W 1013 nm amplifier is unsettled in any public ruling found.
Control, readout & I/O burden
The gate is global: one beam pair entangles every blockaded pair at once, so per-qubit control lines scale as O(1), not O(N). The cost is optical power — holding 2π×17 MHz over N atoms scales power linearly in N — and steering bandwidth, since SLM/AOD refresh near 10 MHz is judged insufficient above ~104 qubits. At 103 nothing breaks; at 104 power and steering bind; at 106 multi-core optical interconnects are required and undemonstrated. The gate's own control latency is sub-µs, but it sits inside a round dominated by ~0.8 ms of transport between gate layers and ~0.5 ms imaging, giving measured QEC rounds of ~1–4.5 ms D[2]S[12]; the compensating theory is transversal gates with correlated decoding, keeping syndrome rounds constant per logical gate S[13].
Role in the stack
The gate serves both neutral-atom paths — alkali (Rb/Cs: Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google) and alkaline-earth (Yb/Sr: Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech). It requires an atom in a tweezer plus the laser and deflector chain, and provides the entangling channel every atom-based code consumes; it has no in-platform replacement at comparable fidelity, so the switching price is the platform itself. Off-diagonal reading: a natural, unfabricated carrier gets a sub-microsecond deterministic entangler where trapped ions pay 10–100 µs — hence the platform's clock problem lives in imaging and transport, not the gate. Derived clock = sum of the syndrome round (gates 1×10⁻⁶ s, transport 8×10⁻⁴ s, 1Q 1×10⁻⁵ s, readout 5×10⁻⁴ s) ≈ 1.3 ms on both atom paths, of which the gate is 0.08%. Neighbouring empty slots: sub-100 µs non-destructive array readout, and a blockade gate whose dominant error is not atom loss.
Verification (QCVV)
The 2026 record uses echo randomized benchmarking and symmetric stabilizer benchmarking on ~8 sparse gate sites D[1]; Atom Computing used Clifford and symmetric-subspace RB with >200 CZ gates per circuit D[3]; Caltech built a fidelity-response theory and quotes 0.9971(5) downward-corrected for leakage D[4]. What these miss: loss-post-selection removes 60% of the error, so 99.941% is not a circuit-level number and must not be set against a raw superconducting figure; sparse-site benchmarking misses dense-array crosstalk and next-nearest-neighbour blockade error; and none measures the gate inside a transport-and-image cycle, where re-trapping and heating act. Conflict: the August 2026 review tabulates a 2025 USTC CZ of 99.84% P[5] that no primary source corroborates, so this brief uses Harvard's 99.854(4)% D[1]. Note also three conventions behind three headline numbers — Atom Computing's 99.72/99.40 is post-selected/raw D[3], Caltech's is leakage-corrected D[4], Harvard's is raw plus post-selected D[1].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT (Lukin, Greiner, Vuletić) | research | US | Hold the CZ record and the 448-atom architecture | D[1]D[2] |
| QuEra | developer | US | Commercialises that line; Gemini ships 99.2% two-qubit | C[10]CG |
| Atom Computing | developer | US | ¹⁷¹Yb nuclear spin, single-photon excitation; builds Magne | D[3]CG |
| Microsoft | integrator | US | Logical layer on Atom hardware; co-sells Magne | CG |
| Pasqal | developer | FR | Rb arrays, analog and digital; SPAC-listed Aug 2026 | PP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G |
| Infleqtion | developer | US | Cs arrays, logical qubits with loss correction | CG |
| Caltech (Endres) | research | US | Sr gates, erasure excision, benchmarking theory | D[4] |
| Princeton (Thompson) | research | US | Metastable Yb erasure conversion on this gate | D[11] |
| Google Quantum AI | developer | US | Neutral-atom track opened under Adam Kaufman | CG |
| DARPA | funder | US | QBI Stage B includes Atom Computing and QuEra | G |
| US Dept of Commerce | funder | US | $100 M CHIPS LOIs to Atom Computing and Infleqtion | G |
| QuNorth (EIFO + Novo Nordisk Fdn) | buyer | DK | Ordered Magne, 1,225 physical / 50 logical | CG |
Money.
- 2025-07-17 · QuNorth · order (Magne, from Atom Computing/Microsoft) · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · ordered CG
- 2025-09-09 · QuEra · financing round · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed CG
- 2025-11-06 · Atom Computing, QuEra · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · DARPA · selected G
- 2026-02-17 · Infleqtion · IPO (NYSE: INFQ) · >$550 M gross · SPAC · closed CG
- 2026-03-24 · Google · neutral-atom hardware programme · amount undisclosed · internal · announced CG
- 2026-05-21 · Atom Computing, Infleqtion · CHIPS letters of intent · 100 M each, of 2.013 B to nine companies · US Dept of Commerce · LOI, non-binding G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C plus LOI · 100 M equity, >300 M cumulative · Third Point · closed + LOI CG
- 2026-08-28 · Pasqal · SPAC completion (Nasdaq: PSQL) · ~$360 M cash; 2025 revenue €16.5 M · closed PP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G
Market & supply chain. What is sold is systems, not gates: Magne prices 1,225 physical / 50 logical qubits at €80 M, roughly €65 k per physical qubit CG; Gemini packages 260 physical qubits at 1 shot/second C[10]. The enabling-equipment pool — high-power 1013 nm amplifiers, UV sources, AODs, SLMs — is narrow enough that one vendor's lead time can gate a machine build, though it is shared with atomic clocks and cold-atom sensing. G1 (analog simulation) and G5 (optimisation) pay for atom arrays today; the gate fidelity discussed here is bought almost entirely for G3 (early fault tolerance) and, through Magne and Libra, G4. G6 (networking) has no demonstrated atom-to-atom photonic link at this scale.
IP & standards. No dated patent-family count from a named database was found for Rydberg-gate IP, so none is asserted. Open stacks: QuEra's Bloqade, Pasqal's Pulser, Infleqtion's Superstaq, with AWS Braket the named delivery channel for QuEra's 2028 system CG; no gate-level standard or consortium specific to Rydberg CZ exists as of 3 Sep 2026.
Roadmaps & track record. QuEra (promised 2024-01 · 100 logical qubits in 2026 · not delivered; superseded 2026-06 by Libra, >256 logical in 2028 — a two-year slip) CG. Atom Computing/Microsoft (promised 2025-07 · Magne, 50 logical, turn of 2026/27 · being installed as of 3 Sep 2026) CG. Pasqal (promised 2024-03 · 10,000 physical in 2026 · slipped to 2028; 100 logical 2029) CP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. Infleqtion (promised 2025 · 30 logical in 2026 · unverified as of 3 Sep 2026) C[15]. Judgment: Harvard/MIT's device claims have survived replication and are the most credible; Atom Computing has a customer, a price and a delivery date, the strongest commercial commitment here; QuEra and Pasqal have each slipped a headline number by two years, so their 2028–29 dates read as intentions.
Strategic reading. If raw fidelity crosses 99.9% while loss stays erasure-convertible, neutral atoms reach fault tolerance without a wiring problem: platform vendors and laser suppliers win, and the superconducting camp's argument that only cryogenic integration scales loses. If it stalls at 99.85%, the millisecond cycle leaves atoms as the analog-simulation and optimisation platform while ions and superconductors take fault tolerance. There is no substitution threat within the platform — every neutral-atom company runs this gate — making the ceiling a sector risk, not a company risk, and giving these laser suppliers more bargaining power than their revenue suggests.
Open niche: the three headline numbers here use three conventions (raw, loss-post-selected, leakage-corrected), and no neutral party publishes a protocol reporting all three from one dataset. A small QCVV house could own exactly that: an erasure-aware two-qubit benchmarking primitive separating coherent error, leakage and loss, plus the translation rule that stops a post-selected atom number being compared with a raw superconducting one — a standards-shaped gap, not a hardware one, and specifying it needs no machine access.
Outlook & open questions
Confirm/demote milestones for 12–24 months: (1) a raw CZ ≥99.9% in a dense array by 2027-09 confirms the review's ceiling was engineering, not physics; failure demotes the gate to saturated; (2) Magne accepted at QuNorth with 50 logical qubits by mid-2027; (3) a >50-round below-threshold memory run with continuous reloading showing Λ>2 — the Atom/Microsoft 90-round toric-code run lost its suppression once reloading was included D[14]; (4) a CZ fidelity measured inside a transport-and-image QEC cycle. Best case by 2029: 99.95% raw, loss converted to erasures, Libra-class 256-logical machines on a cloud channel. Worst case: 99.85% raw persists, the millisecond cycle stays, atoms hold G1/G5 and cede G3/G4.
Open questions. Does the loss channel scale with array density and transport, or is 0.087% per gate a floor set by trap depth? Can single-photon UV excitation recover the phase-noise and scattering terms without new UV-induced loss? Is Förster-resonance or modulated-driving physics real above 99.9%? Does erasure conversion survive at circuit level, where a decoder must locate losses inside a 1 ms budget? Watch for a raw record without post-selection, and whether Google's atom track publishes a gate before 2027.
Sources
[1] Evered, Xu, Li, Geim, Bonilla Ataides, Kalinowski, Bluvstein, Maskara, Kokail, Greiner, Vuletić, Lukin · "High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neutral atoms" · arXiv:2604.25987 · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987 — D
[2] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · fault-tolerant architecture on 448 atoms · Nature 649, 39 (online 2025-11-10); arXiv:2506.20661 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 — D
[3] Muniz, Stone, Stack, Jaffe, Kindem et al. (Atom Computing) · "High-fidelity universal gates in the ¹⁷¹Yb ground state nuclear spin qubit" · arXiv:2411.11708 · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11708 — D
[4] Tsai, Sun, Shaw, Finkelstein, Endres (Caltech) · "Benchmarking and fidelity response theory of high-fidelity Rydberg entangling gates" · arXiv:2407.20184 · 2024-07-29 · https://arxiv.org/abs/2407.20184 — D
[5] Wang, Wang, Li, Wang, Liang, Yan (Information Engineering University) · "Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges" · arXiv:2608.05010 · 2026-08-05 · https://arxiv.org/html/2608.05010v1 — P review preprint
[6] Jaksch, Cirac, Zoller, Rolston, Côté, Lukin · "Fast quantum gates for neutral atoms" · Phys. Rev. Lett. 85, 2208 · 2000 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0004038 — D
[7] Levine, Keesling, Semeghini, Omran, Wang, Ebadi, Bernien, Greiner, Vuletić, Pichler, Lukin · "Parallel implementation of high-fidelity multiqubit gates with neutral atoms" · Phys. Rev. Lett. 123, 170503; arXiv:1908.06101 · 2019 · https://arxiv.org/abs/1908.06101 — D
[8] Evered et al. · "High-fidelity parallel entangling gates on a neutral-atom quantum computer" · Nature 622, 268; arXiv:2304.05420 · 2023 · https://arxiv.org/abs/2304.05420 — D
[9] Manetsch et al. (Caltech) · 6,100-atom array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array — D
[10] QuEra · "Gemini" product page: 260 physical qubits, global two-qubit 99.2%, global one-qubit 99.9%, SPAM 99.7%, 1 shot/s · accessed 2026-09-03 · https://www.quera.com/gemini — C
[11] Princeton (Thompson group) · [[4,2,2]] logical teleportation with ¹⁷¹Yb erasure conversion · Nature Physics (2026-06-12); arXiv:2506.13724 · https://arxiv.org/abs/2506.13724 — D
[12] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (RSA-2048 resource estimate, ms cycles) · arXiv:2505.15907 · 2025 · https://arxiv.org/abs/2505.15907 — S
[13] Zhou et al. · "Algorithmic fault tolerance for fast quantum computing" · arXiv:2406.17653 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2406.17653 — S
[14] Atom Computing/Microsoft · toric code with continuous reloading, 90 rounds · arXiv:2606.04079 · 2026 · https://arxiv.org/abs/2606.04079 — D
[15] Infleqtion · roadmap to 1,000 logical qubits by 2030 · https://infleqtion.com/infleqtion-unveils-new-architecture-to-accelerate-its-quantum-computing-roadmap-to-achieve-1000-logical-qubits-by-2030/ — C
[16] Tsinghua · 11,000 Rb atoms in 18,225 metasurface tweezers · arXiv:2606.02715 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 — D
Open verification items
- The August 2026 review [5] tabulates a 2025 USTC CZ fidelity of 99.84%; no primary source corroborates it and a targeted search returned nothing. Treated as unverified; the record used here is Harvard's 99.854(4)% of 2026-04 [1].
- Gate duration: 270 ns is the value given in [2]; the April 2026 record paper gives peak Rabi 2π×17 MHz but its gate duration is not extractable from the text consulted, so both are assumed to be the same scheme.
- Named laser/AOD/SLM suppliers for any specific neutral-atom machine: no dated procurement disclosure found; the vendor names in Manufacturing are the field's usual pool, not a sourced supply chain.
- Export-control classification of high-power 1013 nm Rydberg-laser subsystems (US BIS quantum ECCNs vs Category 6 laser entries): no public ruling found.
- Caltech Sr full error budget and the upgrades claimed to reach >0.999: only the abstract value 0.9971(5), leakage-corrected, is used; the full text was not consulted.
- QuEra Gemini: no availability date, deployment site or price disclosed on the product page.
CZ на ридберговской блокаде
Глобальные лазерные импульсы переводят соседние атомы в оптических пинцетах в ридберговское состояние, взаимодействие которого блокирует двойное возбуждение, давая детерминированный CZ за 270 ns.
Вердикт. Лучший запутывающий элемент по скорости среди естественных носителей; 99.854% без отбора по состоянию на апрель 2026 г., однако стандартная схема находится в пределах ~0.05% от собственного потолка, а её остаточная ошибка — потеря атома.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг расстояния кода; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Два атома на расстоянии ~2 µm друг от друга в оптических пинцетах возбуждаются на переходе «кубит — ридберговское состояние» одним лучом, накрывающим оба. Поскольку дважды возбуждённая пара отталкивается за счёт ван-дер-ваальсова сдвига V=C6/R6, много большего, чем накачка, двойное возбуждение выводится из резонанса, и пара приобретает фазу, определяемую тем, сколько атомов стартовало в связанном состоянии, — то есть гейт управляемой фазы. Jaksch, Cirac, Zoller, Rolston, Côté и Lukin предложили это в 2000 г. D[6]; блокаду между двумя атомами наблюдали в 2009 г. (точность (fidelity) ~58%) P[5], а первые гейты и CNOT — в 2010 г. Levine с соавторами заменили трёхимпульсную адресуемую последовательность двухимпульсным глобальным времяоптимальным CZ в 2019 г. (97.4%) D[7] — именно эту форму до сих пор используют все ведущие группы, и именно поэтому гейту не нужна отдельная управляющая линия на каждый кубит.
Координаты (граф технологий). a — сродство к носителю: полностью естественный; гейт не добавляет к кубиту никаких изготавливаемых структур. b — характерное время: 10-6.6 s ≈ 250 ns, детерминированное, а не геральдированное (heralded). c — считывание: здесь не задаётся; наследуется от узлов атома и построения изображения. d — подвижность: связность обеспечивается физическим переносом атомов между зонами гейтов, а не фиксированными каплерами. e — управление @ размещение: оптическое, целиком генерируемое при комнатной температуре. f — структура ошибки, как её видит код: потеря атома, утечка (leakage) из кубитного пространства, когерентный пере- или недоповорот. g — производство: оптика, а не литография.
Физика и пределы
Всё определяют три масштаба. Накачка Ω (Harvard: пик 2π×17 MHz, двухфотонная схема 420 + 1015 nm при промежуточной отстройке 7.8 GHz, Rb 53S1/2) фиксирует длительность гейта на 270 ns D[1]D[2]; сдвиг блокады должен удовлетворять V≫\hbarΩ, а остаточное двойное возбуждение стоит примерно (Ω/V)2. Время жизни ридберговского состояния (десятки µs при n≈53, ограничено чернотельным излучением) стоит времени пребывания в ридберговском состоянии, делённого на него. Увеличение Ω уменьшает распад и увеличивает утечку, поэтому оптимум пологий: обзор 2026 года суммирует спонтанное ридберговское излучение (0.05–0.1%), фазовый шум лазера (0.1–0.2%) и тепловое движение (~0.1%) и заключает, что стандартный CZ на блокаде имеет «физический предел 99.9%» в отсутствие новых механизмов вроде гейтов на фёрстеровском резонансе P[5].
Измеренный бюджет совпадает по форме, но не по главному виновнику. В апрельском результате Harvard 2026 года наибольший единичный член — это потеря атома, 0.087(5)% на гейт, около 60% полной ошибки, при утечке на другие сверхтонкие уровни 0.008(1)% на атом на гейт; остаток авторы относят на когерентность «основное — ридберговское состояние» (T2^), рассеяние на промежуточном состоянии и нежелательную связь с близлежащим ридберговским уровнем и прогнозируют 99.9–99.95% за счёт лучшего T2^, подавления этой связи и большей мощности лазера D[1]. Это делает гейт структурно интересным: его доминирующий отказ детектируем — атома просто нет на изображении, — поэтому он превращается в стирание (erasure), а не в неизвестно где расположенную ошибку Паули. Пост-селекция по потерям поднимает те же данные с 99.854(4)% до 99.941(3)% D[1], а в архитектуре на 448 атомов >80% событий утечки — это потери атомов, используемые при декодировании как информация «суперпроверки» (supercheck) D[2]G.
Что сдвигает нижний предел: однофотонное УФ-возбуждение, в котором нет промежуточного состояния для рассеяния, — путь Yb и Sr D[3]D[4]; спектрально чистые лазеры против фазового шума серво-выброса на частоте Ω; охлаждение до основного состояния против доплеровского уширения и разброса положения; и новая физика гейтов (фёрстеровский резонанс, модулированная нерезонансная накачка, циркулярные ридберговские состояния) P[5]. По состоянию на 3 сентября 2026 г. ни один из этих подходов не продемонстрирован выше 99.9% без отбора.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2009 | ~58% двухатомного запутывания через блокаду | Wisconsin (Saffman/Walker) | P[5] |
| 2019 | 97.4% CZ, двухимпульсная глобальная схема | Harvard/MIT (Levine) | D[7] |
| 2023 | 99.5% CZ, параллельно по всему массиву | Harvard/MIT/QuEra (Evered) | D[8] |
| 2024-07 | 99.71(5)% CZ, Sr, с поправкой на утечку | Caltech (Endres) | D[4] |
| 2024-11 | 99.72(3)% с пост-селекцией / 99.40(3)% без отбора, ядерный спин ¹⁷¹Yb | Atom Computing | D[3] |
| 2026-04 | 99.854(4)% без отбора / 99.941(3)% с пост-селекцией по потерям, стабильно 10 h | Harvard | D[1] |
| 2026 | 99.2% глобальный двухкубитный на продукте из 260 физических кубитов | QuEra Gemini | C[10] |
Вся суть — в разрыве между лучшим и типичным: рекорд получен примерно на 8 разреженно расположенных площадках гейтов при 20–30 Hz D[1], поставляемая цифра — 99.2% глобально на 260 кубитах C[10], крупнейший массив под отказоустойчивым управлением — 448 атомов D[2], а массивы на 6,100 и 11,000 атомов существуют, но без гейтов такой точности D[9]D[16].
Производство, материалы и цепочка поставок
Пластины здесь нет; производственная поверхность — это тракт лазеров и управления лучом. Двухфотонное возбуждение щелочных атомов требует источника 1013–1015 nm с волоконным усилением на десятки ватт плюс луча 420 nm с удвоением частоты; для Yb/Sr нужен один УФ-источник на ~300–320 nm; всем требуется подавление фазового шума вблизи частоты Раби, а также акустооптические дефлекторы (AOD) и пространственные модуляторы света (SLM) для размещения. Выход годных и однородность превращаются здесь в однородность интенсивности и фазы по массиву; десятичасовой прогон Harvard дрейфовал главным образом из-за мощности и наведения ридберговского лазера D[1]. Пул поставщиков узкополосных мощных лазеров, УФ-источников, AOD и SLM невелик — обычно называют TOPTICA, M Squared, Coherent, AA Opto-Electronic, Gooch & Housego, Hamamatsu, Meadowlark, — но ни одного датированного раскрытия закупки, связывающего конкретную установку с поставщиком, нет (см. «Открытые пункты верификации»). Экспортный контроль идёт через квантовые ограничения US BIS от сентября 2024 г. (ECCN 3A901 и смежные) и позиции по лазерам категории 6; какая из них применима к усилителю 10 W на 1013 nm, ни в одном найденном публичном разъяснении не определено.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Гейт глобален: одна пара лучей запутывает сразу все блокированные пары, поэтому число управляющих линий на кубит масштабируется как O(1), а не O(N). Цена — оптическая мощность (удержание 2π×17 MHz на N атомах требует мощности, линейно растущей с N) и полоса управления лучом, поскольку частота обновления SLM/AOD около 10 MHz признана недостаточной выше ~104 кубитов. На 103 ничто не ломается; на 104 связывают мощность и наведение; на 106 требуются многоядерные оптические интерконнекты, которые не продемонстрированы. Собственная латентность управления гейтом субмикросекундная, но сам гейт находится внутри раунда, в котором доминирует транспорт между слоями гейтов ~0.8 ms при построении изображения ~0.5 ms, что даёт измеренные раунды QEC длительностью ~1–4.5 ms D[2]S[12]; компенсирующая теория — трансверсальные гейты с коррелированным декодированием, удерживающие постоянное число раундов синдрома на один логический гейт S[13].
Роль в стеке
Гейт обслуживает оба пути платформы нейтральных атомов — щелочной (Rb/Cs: Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google) и щёлочноземельный (Yb/Sr: Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech). Ему требуются атом в оптическом пинцете плюс тракт лазеров и дефлекторов, а даёт он тот запутывающий канал, который потребляет любой код на атомах; замены внутри платформы при сопоставимой точности у него нет, так что цена переключения — это сама платформа. Внедиагональное прочтение: естественный, неизготавливаемый носитель получает детерминированный субмикросекундный запутывающий элемент там, где ионы в ловушках платят 10–100 µs, — отсюда и то, что проблема такта у этой платформы живёт в построении изображения и транспорте, а не в гейте. Производный такт = сумма раунда синдрома (гейты 1×10⁻⁶ s, транспорт 8×10⁻⁴ s, 1Q 1×10⁻⁵ s, считывание 5×10⁻⁴ s) ≈ 1.3 ms на обоих атомных путях, и на гейт приходится 0.08% этого. Соседние пустые слоты: неразрушающее считывание массива быстрее 100 µs и гейт на блокаде, доминирующая ошибка которого не является потерей атома.
Верификация (QCVV)
Рекорд 2026 года получен эхо-рандомизированным бенчмаркингом и симметричным стабилизаторным бенчмаркингом примерно на 8 разреженных площадках гейтов D[1]; Atom Computing использовала клиффордовский бенчмаркинг и RB в симметричном подпространстве с более чем 200 гейтами CZ на схему D[3]; Caltech построила теорию отклика точности и приводит 0.9971(5) с поправкой вниз на утечку D[4]. Чего эти протоколы не видят: пост-селекция по потерям убирает 60% ошибки, поэтому 99.941% — это не схемный показатель и его нельзя ставить против сырой сверхпроводниковой цифры; бенчмаркинг на разреженных площадках упускает перекрёстные помехи плотного массива и ошибку блокады со вторыми соседями; и ни один из них не измеряет гейт внутри цикла транспорта и построения изображения, где работают перезахват и нагрев. Противоречие: обзор от августа 2026 г. приводит в таблице CZ от USTC 2025 года с точностью 99.84% P[5], который не подтверждается ни одним первичным источником, поэтому настоящая справка использует 99.854(4)% от Harvard D[1]. Отметим также три разные конвенции за тремя заглавными цифрами: у Atom Computing 99.72/99.40 — это с пост-селекцией и без отбора D[3], у Caltech — с поправкой на утечку D[4], у Harvard — без отбора плюс с пост-селекцией D[1].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT (Lukin, Greiner, Vuletić) | исследования | США | Держат рекорд по CZ и архитектуру на 448 атомов | D[1]D[2] |
| QuEra | разработчик | США | Коммерциализирует эту линию; Gemini поставляется с двухкубитными 99.2% | C[10]CG |
| Atom Computing | разработчик | США | Ядерный спин ¹⁷¹Yb, однофотонное возбуждение; строит Magne | D[3]CG |
| Microsoft | интегратор | США | Логический слой на оборудовании Atom; совместно продаёт Magne | CG |
| Pasqal | разработчик | Франция | Массивы Rb, аналоговые и цифровые; листинг через SPAC в августе 2026 г. | PP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G |
| Infleqtion | разработчик | США | Массивы Cs, логические кубиты с коррекцией потерь | CG |
| Caltech (Endres) | исследования | США | Гейты на Sr, вырезание стираний, теория бенчмаркинга | D[4] |
| Princeton (Thompson) | исследования | США | Конверсия в стирание на метастабильном Yb для этого гейта | D[11] |
| Google Quantum AI | разработчик | США | Направление нейтральных атомов, открытое под руководством Adam Kaufman | CG |
| DARPA | финансирующая сторона | США | QBI Stage B включает Atom Computing и QuEra | G |
| US Dept of Commerce | финансирующая сторона | США | Письма о намерениях CHIPS на $100 M для Atom Computing и Infleqtion | G |
| QuNorth (EIFO + Novo Nordisk Fdn) | покупатель | Дания | Заказала Magne, 1,225 физических / 50 логических | CG |
Деньги.
- 2025-07-17 · QuNorth · заказ (Magne, у Atom Computing/Microsoft) · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · заказано CG
- 2025-09-09 · QuEra · раунд финансирования · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыт CG
- 2025-11-06 · Atom Computing, QuEra · DARPA QBI Stage B · до $15 M каждой · DARPA · отобраны G
- 2026-02-17 · Infleqtion · IPO (NYSE: INFQ) · >$550 M брутто · SPAC · закрыт CG
- 2026-03-24 · Google · программа аппаратуры на нейтральных атомах · сумма не раскрыта · внутренняя · объявлено CG
- 2026-05-21 · Atom Computing, Infleqtion · письма о намерениях CHIPS · по 100 M каждой из 2.013 B на девять компаний · US Dept of Commerce · LOI, необязывающее G
- 2026-06-16 · Atom Computing · раунд серии C плюс LOI · 100 M в капитал, накопленно >300 M · Third Point · закрыт + LOI CG
- 2026-08-28 · Pasqal · завершение SPAC (Nasdaq: PSQL) · ~$360 M денежными средствами; выручка 2025 г. €16.5 M · закрыто PP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G
Рынок и цепочка поставок. Продаются системы, а не гейты: Magne оценивается в €80 M за 1,225 физических / 50 логических кубитов, то есть примерно €65 k за физический кубит CG; Gemini упаковывает 260 физических кубитов с темпом 1 выстрел в секунду C[10]. Пул обеспечивающего оборудования — мощные усилители на 1013 nm, УФ-источники, AOD, SLM — достаточно узок, чтобы срок поставки одного вендора мог сдержать сборку машины, хотя он и разделяется с атомными часами и сенсорикой на холодных атомах. Сегодня за атомные массивы платят G1 (аналоговое моделирование) и G5 (оптимизация); обсуждаемая же здесь точность гейта покупается почти исключительно ради G3 (ранняя отказоустойчивость) и — через Magne и Libra — ради G4. У G6 (сетевые задачи) нет продемонстрированной фотонной связи «атом — атом» на этом масштабе.
ИС и стандарты. Датированного счёта патентных семейств из поименованной базы данных по ИС на ридберговские гейты найти не удалось, поэтому он и не утверждается. Открытые стеки: Bloqade у QuEra, Pulser у Pasqal, Superstaq у Infleqtion, причём AWS Braket назван каналом поставки системы QuEra 2028 года CG; по состоянию на 3 сентября 2026 г. ни стандарта уровня гейта, ни консорциума, специфичного для ридберговского CZ, не существует.
Дорожные карты и послужной список. QuEra (обещано 2024-01 · 100 логических кубитов в 2026 г. · не поставлено; заменено в 2026-06 на Libra, >256 логических в 2028 г. — сдвиг на два года) CG. Atom Computing/Microsoft (обещано 2025-07 · Magne, 50 логических, на рубеже 2026/27 гг. · по состоянию на 3 сентября 2026 г. идёт установка) CG. Pasqal (обещано 2024-03 · 10,000 физических в 2026 г. · сдвинуто на 2028 г.; 100 логических в 2029 г.) CP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. Infleqtion (обещано 2025 · 30 логических в 2026 г. · на 3 сентября 2026 г. не верифицировано) C[15]. Суждение: аппаратные заявления Harvard/MIT пережили воспроизведение и наиболее достоверны; у Atom Computing есть заказчик, цена и дата поставки — самое сильное коммерческое обязательство здесь; QuEra и Pasqal сдвинули каждая по заглавной цифре на два года, так что их даты 2028–29 гг. читаются как намерения.
Стратегическое прочтение. Если точность без отбора перевалит за 99.9%, а потери останутся конвертируемыми в стирания, нейтральные атомы дойдут до отказоустойчивости без проблемы разводки: выиграют вендоры платформ и поставщики лазеров, а аргумент сверхпроводникового лагеря, что масштабируется только криогенная интеграция, будет проигран. Если же всё застрянет на 99.85%, миллисекундный цикл оставит атомы платформой аналогового моделирования и оптимизации, а отказоустойчивость заберут ионы и сверхпроводники. Угрозы замещения внутри платформы нет — этот гейт использует каждая компания на нейтральных атомах, — из-за чего потолок становится отраслевым риском, а не риском отдельной компании, и даёт этим поставщикам лазеров больше переговорной силы, чем следует из их выручки.
Открытая ниша: три заглавные цифры здесь используют три конвенции (без отбора, с пост-селекцией по потерям, с поправкой на утечку), и ни одна нейтральная сторона не публикует протокола, сообщающего все три из одного набора данных. Небольшая QCVV-компания могла бы занять ровно эту нишу: примитив двухкубитного бенчмаркинга, учитывающий стирания и разделяющий когерентную ошибку, утечку и потерю, плюс правило перевода, которое не даст сравнивать пост-селектированное атомное число с сырым сверхпроводниковым, — это разрыв по форме стандарта, а не по оборудованию, и для его спецификации доступ к машине не нужен.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи подтверждения/понижения на 12–24 месяца: (1) сырой CZ ≥99.9% в плотном массиве к 2027-09 подтверждает, что потолок из обзора был инженерным, а не физическим; провал понижает гейт до насыщенного; (2) приёмка Magne в QuNorth с 50 логическими кубитами к середине 2027 г.; (3) прогон памяти ниже порога на >50 раундов с непрерывной дозагрузкой, показывающий Λ>2 — 90-раундовый прогон торического кода Atom/Microsoft потерял подавление, как только дозагрузка была учтена D[14]; (4) точность CZ, измеренная внутри цикла QEC с транспортом и построением изображения. Лучший случай к 2029 г.: 99.95% без отбора, потери, конвертированные в стирания, машины класса Libra на 256 логических кубитов в облачном канале. Худший случай: 99.85% без отбора сохраняется, миллисекундный цикл остаётся, атомы удерживают G1/G5 и уступают G3/G4.
Открытые вопросы. Масштабируется ли канал потерь с плотностью массива и транспортом — или 0.087% на гейт есть предел, задаваемый глубиной ловушки? Способно ли однофотонное УФ-возбуждение вернуть членам фазового шума и рассеяния приемлемые значения без новых потерь, индуцированных УФ? Реальна ли физика фёрстеровского резонанса или модулированной накачки выше 99.9%? Переживает ли конверсия в стирание переход на схемный уровень, где декодер должен локализовать потери в пределах бюджета 1 ms? Следить за рекордом без пост-селекции и за тем, опубликует ли атомное направление Google гейт до 2027 г.
Источники
[1] Evered, Xu, Li, Geim, Bonilla Ataides, Kalinowski, Bluvstein, Maskara, Kokail, Greiner, Vuletić, Lukin · "High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neutral atoms" · arXiv:2604.25987 · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987 — D
[2] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · fault-tolerant architecture on 448 atoms · Nature 649, 39 (online 2025-11-10); arXiv:2506.20661 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 — D
[3] Muniz, Stone, Stack, Jaffe, Kindem et al. (Atom Computing) · "High-fidelity universal gates in the ¹⁷¹Yb ground state nuclear spin qubit" · arXiv:2411.11708 · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11708 — D
[4] Tsai, Sun, Shaw, Finkelstein, Endres (Caltech) · "Benchmarking and fidelity response theory of high-fidelity Rydberg entangling gates" · arXiv:2407.20184 · 2024-07-29 · https://arxiv.org/abs/2407.20184 — D
[5] Wang, Wang, Li, Wang, Liang, Yan (Information Engineering University) · "Neutral Atom Quantum Computing: Principles, Routes, Progress, and Challenges" · arXiv:2608.05010 · 2026-08-05 · https://arxiv.org/html/2608.05010v1 — P review preprint
[6] Jaksch, Cirac, Zoller, Rolston, Côté, Lukin · "Fast quantum gates for neutral atoms" · Phys. Rev. Lett. 85, 2208 · 2000 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0004038 — D
[7] Levine, Keesling, Semeghini, Omran, Wang, Ebadi, Bernien, Greiner, Vuletić, Pichler, Lukin · "Parallel implementation of high-fidelity multiqubit gates with neutral atoms" · Phys. Rev. Lett. 123, 170503; arXiv:1908.06101 · 2019 · https://arxiv.org/abs/1908.06101 — D
[8] Evered et al. · "High-fidelity parallel entangling gates on a neutral-atom quantum computer" · Nature 622, 268; arXiv:2304.05420 · 2023 · https://arxiv.org/abs/2304.05420 — D
[9] Manetsch et al. (Caltech) · 6,100-atom array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array — D
[10] QuEra · "Gemini" product page: 260 physical qubits, global two-qubit 99.2%, global one-qubit 99.9%, SPAM 99.7%, 1 shot/s · accessed 2026-09-03 · https://www.quera.com/gemini — C
[11] Princeton (Thompson group) · [[4,2,2]] logical teleportation with ¹⁷¹Yb erasure conversion · Nature Physics (2026-06-12); arXiv:2506.13724 · https://arxiv.org/abs/2506.13724 — D
[12] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (RSA-2048 resource estimate, ms cycles) · arXiv:2505.15907 · 2025 · https://arxiv.org/abs/2505.15907 — S
[13] Zhou et al. · "Algorithmic fault tolerance for fast quantum computing" · arXiv:2406.17653 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2406.17653 — S
[14] Atom Computing/Microsoft · toric code with continuous reloading, 90 rounds · arXiv:2606.04079 · 2026 · https://arxiv.org/abs/2606.04079 — D
[15] Infleqtion · roadmap to 1,000 logical qubits by 2030 · https://infleqtion.com/infleqtion-unveils-new-architecture-to-accelerate-its-quantum-computing-roadmap-to-achieve-1000-logical-qubits-by-2030/ — C
[16] Tsinghua · 11,000 Rb atoms in 18,225 metasurface tweezers · arXiv:2606.02715 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 — D
Открытые пункты верификации
- Обзор от августа 2026 г. [5] приводит в таблице точность CZ от USTC за 2025 г., равную 99.84%; ни один первичный источник её не подтверждает, а целенаправленный поиск ничего не дал. Считается неверифицированной; используемый здесь рекорд — 99.854(4)% от Harvard за 2026-04 [1].
- Длительность гейта: 270 ns — значение, приводимое в [2]; в статье-рекорде за апрель 2026 г. даётся пиковая частота Раби 2π×17 MHz, но длительность гейта из рассмотренного текста извлечь не удалось, поэтому обе величины отнесены к одной и той же схеме.
- Поимённо названные поставщики лазеров, AOD и SLM для какой-либо конкретной машины на нейтральных атомах: датированных раскрытий закупок не найдено; имена вендоров в разделе о производстве — это обычный пул отрасли, а не подтверждённая цепочка поставок.
- Классификация экспортного контроля для мощных подсистем ридберговских лазеров на 1013 nm (квантовые ECCN US BIS против позиций по лазерам категории 6): публичных разъяснений не найдено.
- Полный бюджет ошибок Caltech по Sr и улучшения, заявленные для достижения >0.999: используется только значение из аннотации, 0.9971(5), с поправкой на утечку; полный текст не рассматривался.
- QuEra Gemini: на странице продукта не раскрыты ни дата доступности, ни площадка развёртывания, ни цена.
Electronic near-field microwave gate (ions, laser-free)
Currents in a microfabricated trap chip entangle ions through microwave field gradients, with no laser and no ground-state cooling.
Verdict. Holds the highest two-qubit fidelity measured on any modality (8.4×10⁻⁵ error) but only on chips of ≤10 qubits; demote if no ≥50-qubit device publishes gate time, heating and crosstalk by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An entangling gate on hyperfine ion qubits driven entirely by currents in the trap chip. Oscillating currents in electrodes tens of micrometres from the ion produce a microwave field whose gradient, not its amplitude, couples spin to the shared motional mode; a state-dependent force closes a loop in phase space and imprints a geometric phase, as a Mølmer–Sørensen gate does, with a ~10 GHz field replacing two laser beams. Demonstrated at NIST Boulder in 2011 (76(3)%, 20 ns single-qubit pulses) D[5], brought to useful fidelity at Oxford in 2016 with dynamically decoupled ⁴³Ca⁺ clock qubits D[4], industrialised by Oxford Ionics — the Ballance/Harty spin-out of that group, part of IonQ since 2025 — as Electronic Qubit Control C[6]. A parallel lineage at Sussex (Hensinger), its spin-out Universal Quantum, and eleQtron's MAGIC drives global microwave fields across a static gradient P[9][10]; the near-field variant here holds the records.
Coordinates (technology graph):
- Carrier affinity: fully natural — the qubit is an atomic ion; only the trap is fabricated.
- Characteristic time: 2×10⁻⁴ s per entangling operation, deterministic, not heralded.
- Readout: not defined by this node; it inherits the host ion's fluorescence detection.
- Mobility: shared motional bus within a zone, ions transported between zones.
- Control modality and placement: microwave, sources at room temperature.
- Error structure as the code sees it: Pauli plus a coherent component.
- Manufacturing: microfabricated surface trap with buried current traces.
Physics & limits
Gate rate is set by the microwave gradient at the ion and the Lamb–Dicke parameter; both are geometric. Halving the ion–electrode distance roughly doubles the gradient but raises anomalous heating steeply (surface noise near d⁻⁴), so speed is bought against motional decoherence — hence durations of 120–226 µs, not sub-microsecond. There is no photon-scattering floor, the dominant fundamental error of laser gates, which is why the achievable ceiling is higher D[1].
What replaces it is a.c. Zeeman shift from the field's non-gradient component, magnetic-field noise, and residual spin–motion entanglement at finite temperature. The first two are attacked with clock qubits and dynamical decoupling D[4]; the third bound everything until the 2025 "smooth gate", which ramps the gate detuning to adiabatically eliminate spin–motion entanglement and tolerate a hot mode — it ran at mean phonon number n̄ = 9.4(3), above the Doppler limit, with error ≲5×10⁻⁴ even hotter D[1]. The residual error is largely coherent — miscalibrated phase and gradient amplitude — which a code sees as correlated rather than depolarising noise, so logical extrapolations assuming Pauli noise run optimistic. Moving the floor further needs lower trap-surface noise and better microwave amplitude and phase stability, not new physics.
Engineering state of the art
Best demonstrated: two-qubit error 8.4(7)×10⁻⁵ (2025-10) on a laboratory chip D[1]. Typical at scale: nothing above ten qubits is published — the 2024 device giving 99.97(1)% two-qubit and 99.99916(7)% single-qubit fidelity is a seven-zone chip controlling up to ten qubits D[2]. That gap is the most important fact about this node.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2011 | First near-field microwave two-qubit gate, 76(3)% | NIST Boulder (Ospelkaus, Leibfried, Wineland) | D[5] |
| 2016 | 99.7(1)% two-qubit, ⁴³Ca⁺ clock qubits, dynamically decoupled | Oxford (Harty, Lucas) | D[4] |
| 2024-07 | 99.97(1)% two-qubit, 99.99916(7)% single-qubit, seven-zone chip, ≤10 qubits | Oxford Ionics | D[2] |
| 2024-12 | Single-qubit error 1.5(4)×10⁻⁷ per Clifford, chip-integrated microwave resonator | Oxford (Lucas group) | D[3] |
| 2025-10 | Two-qubit error 8.4(7)×10⁻⁵ at n̄ = 9.4(3), no ground-state cooling | Oxford Ionics / IonQ | D[1] |
Dominant terms today: temperature-dependent residual spin–motion entanglement and coherent control error. The headline is an estimate from subspace-leakage randomized benchmarking, not tomography D[1]. Gate duration is 225.8 µs in 2025 and ≈120 µs (two 60 µs pulses) in 2024 D[1][2].
Manufacturing, materials & supply chain
The trap is a surface-electrode chip with buried current-carrying traces and local tuning electrodes in a standard semiconductor process; IonQ's framing is that control lives on "classical semiconductor chips" built in "existing semiconductor fabs" C[6]. That claim is now vertically integrated: IonQ closed the SkyWater Technology acquisition (~$1.8 B, announced 2026-01-26, closed 2026-07-31) CG[12], giving it a US 200 mm trusted foundry instead of a merchant relationship. Packaging is the named weak point: Oxford Ionics uses Bay Photonics for the electrical, photonic and electrostatically shielded packaging of high-density trap devices C[7]. No yield, uniformity, defect-density or per-qubit cost figure is published by any actor as of 3 Sep 2026. Export exposure runs through the US BIS interim final rule of 2024-09-06, which created ECCN 4A906 for quantum computers (34-qubit floor with error-rate tiers) plus 3A904/3B904 for enabling equipment G[19]: a ≥34-qubit electronic-gate system meeting the error tiers falls inside it, and the UK-design/US-parent structure makes licensing a design constraint.
Control, readout & I/O burden
A laser-gate machine of comparable ambition needs many wavelengths and per-zone optical addressing — Helios uses at least seven laser wavelengths and 1,228 electrodes D[18]. The electronic gate deletes the gate lasers, leaving light only for cooling, state preparation and readout, and substitutes room-temperature microwave sources plus d.c. electrode drivers. Per-qubit I/O becomes a mixed-signal ASIC problem — coherent microwave channels and many d.c. lines — a familiar scaling exercise rather than an optical one.
The wall moves rather than disappears. At 10³ qubits it is the count of independent microwave channels and their phase coherence, since amplitude and phase errors are the leading coherent term. At 10⁴ it is routing current-carrying traces, with on-chip dissipation and zone-to-zone crosstalk; no actor has published a crosstalk or heating figure for a 2D array. At 10⁶ nothing in the public record connects this gate to a demonstrated 2D trap. Control-loop latency demands are modest — millisecond-class syndrome cycles suffice.
Role in the stack
The node sits on the path "Trapped ions — electronic gates, chip control" (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). It requires a trapped atomic ion as carrier and chip-integrated microwave control as signal source; it provides nothing downstream that the laser gate does not, and directly replaces the laser Mølmer–Sørensen gate. The switching price is one-directional: buried traces and electrode geometry are co-designed with the gate, so an electronic-gate machine cannot fall back to lasers, while a laser machine can in principle add microwave electrodes. The off-diagonal reading is a natural, unfabricated carrier steered by purely electronic control — a semiconductor supply chain driving an atomic qubit. Contribution to the derived clock: 2.3×10⁻⁴ s per entangling gate. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path ≈1.5×10⁻³ s, gate layers 1.4 ms of it; on a multi-zone machine transport dominates instead (Helios ~55 ms per full-width layer D[18]), so the gate's speed advantage is invisible at product scale. The neighbouring empty slot is the cryogenic version: nothing published combines electronic gates with a cryogenic trap, which is where the heating-versus-gradient trade would be won.
Verification (QCVV)
The headline 8.4(7)×10⁻⁵ comes from subspace-leakage randomized benchmarking at Doppler temperature, not from tomography or interleaved RB against an independent reference D[1]. Two-qubit RB twirls coherent errors into an effective depolarising rate, understating the coherent residual, and says nothing about crosstalk to spectator ions — the term that will decide performance at scale. No independent group has replicated the electronic gate above 99.9%: the 2016 Oxford D[4] and 2011 NIST D[5] results are the only non-Oxford-Ionics near-field microwave gates on record, and neither eleQtron nor Universal Quantum has published a comparable fidelity as of 3 Sep 2026. The company line "99.99% two-qubit gate fidelity" C[6] rounds the preprint's 1 − 8.4(7)×10⁻⁵ — consistent, but with no error bar and no width.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | developer | US | Owns Oxford Ionics and its Electronic Qubit Control line; holds the gate record | D[1] C[6] |
| Oxford Ionics | developer | UK | Designs the trap chips and ran both record experiments | D[1][2] |
| eleQtron | developer | DE | MAGIC static-gradient microwave ion control; €57 M Series A, >€54 M backlog | PG[8][9] |
| Universal Quantum | developer | UK | Sussex spin-out; modular microwave machines under a German state contract | P[10] |
| University of Oxford | research | UK | Lucas group: single-qubit 1.5(4)×10⁻⁷ with a chip-integrated microwave resonator | D[3] |
| NIST Boulder | research | US | Originated the near-field microwave gate in 2011 | D[5] |
| NQCC | user | UK | Hosts the Oxford Ionics "Quartet" system; 2D trap upgrade | C[7] |
| Innovate UK | funder | UK | Quantum Missions Pilot award for the 2D trap upgrade, value undisclosed | C[7] |
| SkyWater Technology | supplier | US | 200 mm US foundry, acquired by IonQ to fabricate trap chips in-house | CG[12] |
| Bay Photonics | supplier | UK | Packaging of high-density trap devices | C[7] |
| DARPA | evaluator | US | QBI: Oxford Ionics in Stage A, IonQ carried into Stage B | G[14] G[15] |
Money.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · contract · €67 M · German Aerospace Center (DLR); two machines in four years, multi-chip system up to 100 qubits · — · announced P[10]
- 2025-03-11 · Oxford Ionics · programme award (Quantum Missions Pilot, "Q-Surge") · undisclosed · DSIT and Innovate UK · — · announced C[7]
- 2025-04-03 · Oxford Ionics · DARPA QBI Stage A selection · — · DARPA · — · selected G[14]
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics (announced 2025-06-09) · $1.075 B · — · — · closed CG[11]
- 2025-10-12 · IonQ · equity · 2.0 B at 93/share, after 1.0 B on 2025-07-08 · — · cash 3.0 B · closed CG[13]
- 2025-11-06 · IonQ · DARPA QBI Stage B selection, up to $15 M each · — · DARPA · — · selected G[15]
- 2026-04-27 · Quantum Art · Series A extension · 140 M, from 100 M on 2025-12-10 · — · — · closed PG[17]
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M · Schwarz Digits lead, with EIC Fund, Earlybird, Ankaa Ventures, Precitec, NRW.BANK · backlog >€54 M · closed PG[8][9]
- 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater (announced 2026-01-26) · ~$1.8 B · — · — · closed CG[12]
- 2026-Q2 · IonQ · revenue · 80.1 M, +287% YoY; FY guidance 280–290 M · — · cash $3.0 B · reported CG[13]
Market & supply chain. There is no merchant market for electronic ion gates. The enabling assets are trap-chip fabrication (in-house at IonQ via SkyWater), microwave sources and amplifiers (commodity RF, low concentration risk) and specialist packaging — Bay Photonics is a genuine single point of failure for the UK line. Concentration risk is corporate rather than industrial: one company holds the record, the patents and the fab. Unit economics are unquotable; nobody publishes cost or power per qubit. The goals that pay for it are G3 (early fault tolerance) and G7 (deployable systems): the case for deleting gate lasers is manufacturability and field-deployability, not speed. G6 is untouched — the node provides no photonic interface.
IP & standards. Oxford Ionics describes Electronic Qubit Control as patented C[6], and the $1.075 B acquisition price is best read as a purchase of that portfolio plus the team; no patent family number, database-sourced count or litigation could be verified as of 3 Sep 2026 (Google Patents assignee search is robots-blocked). No standards body or consortium is specific to this gate.
Roadmaps & track record. (promised on · promised for · status as of 2026-09-03): IonQ, 2025-06-13 · 256 qubits at 99.99% in 2026 · slipped to commissioning in H1 2027 RG[16]. IonQ, 2025-06-13 · 10,000 physical qubits on one chip in 2027 and 2 M physical / 40–80 k logical by 2030 · no 2D-trap heating, gate-time or interconnect data published RG[16]. Universal Quantum, 2022-11-02 · two machines including up to 100 qubits within four years · no delivery announced as the term elapses P[10]. Credibility: Oxford Ionics' physics claims have held and improved on schedule; IonQ's scale promises have not — the 2020 roadmap's 4,000 qubits by 2026 missed by roughly 40× — so read fidelity commitments as credible and qubit-count dates as aspirational.
Strategic reading. If the electronic gate scales, IonQ converts a physics lead into a manufacturing lead and the optical supply chain for ions loses its strongest customer class; Quantinuum's advantage narrows to systems engineering and error correction rather than gate quality. If it stalls at a few tens of ions, the record becomes a laboratory curiosity and laser gates with integrated photonics win on demonstrated width. Bargaining power sits with the platform vendor: nothing in the chain is scarce except packaging know-how, and IonQ has internalised the fab.
Open niche: the measurement gap here is a QCVV gap. The headline rests on randomized benchmarking that twirls away the coherent errors this gate carries, and no public protocol characterises microwave crosstalk to spectator ions in a multi-zone chip. A small group could supply coherent-error-sensitive benchmarking (cycle benchmarking, gate-set tomography on the two-qubit block) and could independently audit the 99.99% claim.
Outlook & open questions
Confirm-or-demote milestones for 12–24 months: a device above ~30 electronic-gate qubits with published two-qubit fidelity, gate time and crosstalk (absent by end-2027, demote); IonQ's 256-qubit system commissioned in H1 2027 near 99.99%; any independent replication above 99.9%; a 2D trap running electronic gates with published heating rates. Best case by 2029: chip-trap machines of a few thousand ions, laser hardware reduced to cooling and readout, fidelity near 10⁻⁴, error correction limited by transport rather than gates. Worst case: fidelity degrades by an order of magnitude once hundreds of microwave channels share a die, and the platform reverts to laser gates for addressing.
Open questions: does the microwave gradient survive dense 2D routing without unacceptable crosstalk and dissipation? How much of the residual 8.4×10⁻⁵ is coherent, and what does that do to Λ? Does SkyWater's process yield trap chips at volume, or was the acquisition supply security rather than capability?
Sources
[1] A. C. Hughes, R. Srinivas, C. M. Löschnauer, H. M. Knaack, R. Matt, C. J. Ballance, M. Malinowski, T. P. Harty, R. T. Sutherland — "Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling" — arXiv:2510.17286 — 2025-10-20 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[2] C. M. Löschnauer, J. Mosca Toba, A. C. Hughes, S. A. King, M. A. Weber, R. Srinivas, R. Matt, R. Nourshargh, D. T. C. Allcock, C. J. Ballance, C. Matthiesen, M. Malinowski, T. P. Harty — "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits" — arXiv:2407.07694 (2024-07-10); PRX Quantum 6, 040313 (2025) — https://arxiv.org/abs/2407.07694
[3] M. C. Smith, A. D. Leu, K. Miyanishi, M. F. Gely, D. M. Lucas — "Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level" — arXiv:2412.04421 — 2024-12-05 — https://arxiv.org/abs/2412.04421
[4] T. P. Harty, M. A. Sepiol, D. T. C. Allcock, C. J. Ballance, J. E. Tarlton, D. M. Lucas — "High-fidelity trapped-ion quantum logic using near-field microwaves" — Phys. Rev. Lett. 117, 140501 (arXiv:1606.08409) — 2016-06-27 — https://arxiv.org/abs/1606.08409
[5] C. Ospelkaus, U. Warring, Y. Colombe, K. R. Brown, J. M. Amini, D. Leibfried, D. J. Wineland — "Microwave quantum logic gates for trapped ions" — Nature 476, 181 (arXiv:1104.3573) — 2011 — https://arxiv.org/abs/1104.3573
[6] IonQ — "IonQ Achieves Landmark Result, Setting New World Record in Quantum Computing Performance" — IonQ newsroom C — 2025-10-21 — https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing
[7] Oxford Ionics — "Oxford Ionics selected for Quantum Missions Pilot to upgrade NQCC testbed with advanced 2D ion traps" C — 2025-03-11 — https://www.oxionics.com/announcements/oxford-ionics-selected-for-quantum-missions-pilot-to-upgrade-nqcc-testbed-with-advanced-2d-ion-traps/
[8] eleQtron — "eleQtron secures €57 million in one of the largest Series A funding rounds worldwide" C — 2026-05-05 — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[9] Quantum Computing Report — "eleQtron Secures €57 Million Series A to Scale MAGIC Trapped-Ion Platform" P — 2026-05 — https://quantumcomputingreport.com/eleqtron-secures-e57-million-61-5m-usd-series-a-to-scale-ion-trap-systems/
[10] University of Sussex — "German government tasks Sussex spin-out with building a powerful quantum computer in €67M contract" P — 2022-11-02 — https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206
[11] IonQ — "IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics" C — 2025-09-17 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum
[12] IonQ — "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" C — 2026-07-31 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[13] IonQ — "IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues" C — 2026 — https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy
[14] DARPA — "Companies targeting quantum computers" (QBI Stage A roster) G — 2025-04-03 — https://www.darpa.mil/news/2025/companies-targeting-quantum-computers
[15] DARPA — QBI Stage B selection G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[16] IonQ — "IonQ's accelerated roadmap" R — 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[17] Quantum Computing Report — "Quantum Art extends Series A to $140M" P — 2026-04-27 — https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/
[18] Quantinuum — Helios — arXiv:2511.05465; Nature (2026-06) — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[19] US Bureau of Industry and Security — interim final rule adding quantum ECCNs 4A906, 3A904, 3B904 G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Open verification items
- Gate duration for the 2025 record (225.8 µs) is not stated in the abstract of arXiv:2510.17286 and could not be confirmed in the retrievable text; unverified.
- Ion species and trap zone count for arXiv:2510.17286 not stated in the retrievable text (the 2024 predecessor uses a seven-zone chip).
- No patent family number or database-sourced patent count for Oxford Ionics / IonQ Electronic Qubit Control: patents.google.com assignee search is blocked by robots.txt.
- Universal Quantum's €67 M DLR contract (four-year term from 2022-11) has no published delivery or milestone confirmation as of 2026-09-03.
- eleQtron publishes no ion species, qubit count, fidelity or gate time; MAGIC is described only qualitatively.
- Value of the Innovate UK / DSIT Quantum Missions Pilot award to Oxford Ionics is undisclosed.
- No crosstalk, heating-rate or on-chip dissipation figure has been published for any electronic-gate trap chip.
Электронный ближнепольный СВЧ-гейт (ионы, без лазера)
Токи в микроизготовленном чипе ловушки запутывают ионы через градиенты СВЧ-поля, без лазера и без охлаждения в основное состояние.
Вердикт. Держит наивысшую измеренную на любой модальности двухкубитную точность (ошибка 8.4×10⁻⁵), но только на чипах с ≤10 кубитами; понизить, если к концу 2027 г. ни одно устройство на ≥50 кубитов не опубликует время гейта, нагрев и перекрёстные помехи.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. Акторы и экономика).
Идентичность и происхождение
Запутывающий гейт на ионных кубитах сверхтонкой структуры, управляемый исключительно токами в чипе ловушки. Переменные токи в электродах, отстоящих от иона на десятки микрометров, создают СВЧ-поле, у которого со спином и общей колебательной модой связан градиент, а не амплитуда; зависящая от состояния сила замыкает петлю в фазовом пространстве и наносит геометрическую фазу — так же, как в гейте Мёльмера–Сёренсена, — а поле с частотой ~10 ГГц заменяет два лазерных луча. Продемонстрирован в NIST Boulder в 2011 г. (76(3)%, однокубитные импульсы 20 нс) D[5], доведён до практически полезной точности (fidelity) в Oxford в 2016 г. на динамически развязанных часовых кубитах ⁴³Ca⁺ D[4], промышленно освоен компанией Oxford Ionics — спин-оффом этой группы (Ballance/Harty), с 2025 г. входящим в IonQ, — под названием Electronic Qubit Control C[6]. Параллельная линия — Sussex (Hensinger), его спин-офф Universal Quantum и MAGIC компании eleQtron — использует глобальные СВЧ-поля на фоне статического градиента P[9][10]; рекорды держит рассматриваемый здесь ближнепольный вариант.
Координаты (граф технологий):
- Сродство к носителю: полностью естественное — кубитом служит атомарный ион; изготавливается только ловушка.
- Характерное время: 2×10⁻⁴ с на запутывающую операцию, детерминированная, не геральдированная (heralded).
- Считывание: данным узлом не определяется; наследуется флуоресцентная регистрация иона-носителя.
- Подвижность: общая колебательная шина внутри зоны, ионы транспортируются между зонами.
- Модальность и размещение управления: СВЧ, источники при комнатной температуре.
- Структура ошибок с точки зрения кода: паулиевская плюс когерентная составляющая.
- Производство: микроизготовленная поверхностная ловушка с заглублёнными токоведущими дорожками.
Физика и пределы
Темп гейта задаётся СВЧ-градиентом в точке иона и параметром Лэмба–Дике; обе величины геометрические. Уменьшение расстояния ион–электрод вдвое примерно удваивает градиент, но резко повышает аномальный нагрев (поверхностный шум близок к d⁻⁴), так что скорость покупается ценой колебательной декогеренции — отсюда длительности 120–226 мкс, а не субмикросекундные. Здесь отсутствует предел, связанный с рассеянием фотонов, — доминирующая фундаментальная ошибка лазерных гейтов, — и именно поэтому достижимый потолок выше D[1].
Взамен появляются переменный зеемановский сдвиг от неградиентной составляющей поля, шум магнитного поля и остаточная спин-колебательная запутанность при конечной температуре. С первыми двумя борются часовыми кубитами и динамической развязкой D[4]; третья ограничивала всё вплоть до «гладкого гейта» (smooth gate) 2025 г., в котором расстройка гейта плавно изменяется во времени, адиабатически устраняя спин-колебательную запутанность и допуская горячую моду: он работал при среднем числе фононов n̄ = 9.4(3), выше доплеровского предела, а при ещё более высокой температуре давал ошибку ≲5×10⁻⁴ D[1]. Остаточная ошибка в значительной мере когерентна — неточно откалиброванные фаза и амплитуда градиента, — и код видит её как коррелированный, а не деполяризующий шум, поэтому логические экстраполяции, предполагающие паулиевский шум, оптимистичны. Дальнейшее снижение этого предела требует меньшего шума поверхности ловушки и лучшей стабильности амплитуды и фазы СВЧ, а не новой физики.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное: двухкубитная ошибка 8.4(7)×10⁻⁵ (2025-10) на лабораторном чипе D[1]. Типичное на масштабе: ничего выше десяти кубитов не опубликовано — устройство 2024 г., давшее двухкубитную точность 99.97(1)% и однокубитную 99.99916(7)%, представляет собой семизонный чип, управляющий не более чем десятью кубитами D[2]. Этот разрыв — самый важный факт об этом узле.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2011 | Первый ближнепольный СВЧ двухкубитный гейт, 76(3)% | NIST Boulder (Ospelkaus, Leibfried, Wineland) | D[5] |
| 2016 | 99.7(1)% двухкубитный, часовые кубиты ⁴³Ca⁺, динамическая развязка | Oxford (Harty, Lucas) | D[4] |
| 2024-07 | 99.97(1)% двухкубитный, 99.99916(7)% однокубитный, семизонный чип, ≤10 кубитов | Oxford Ionics | D[2] |
| 2024-12 | Однокубитная ошибка 1.5(4)×10⁻⁷ на клиффорд, СВЧ-резонатор, интегрированный на чипе | Oxford (группа Lucas) | D[3] |
| 2025-10 | Двухкубитная ошибка 8.4(7)×10⁻⁵ при n̄ = 9.4(3), без охлаждения в основное состояние | Oxford Ionics / IonQ | D[1] |
Доминирующие вклады сегодня: зависящая от температуры остаточная спин-колебательная запутанность и когерентная ошибка управления. Заголовочная цифра — оценка по рандомизированному бенчмаркингу с учётом утечки (leakage) из подпространства, а не по томографии D[1]. Длительность гейта составляет 225.8 мкс в 2025 г. и ≈120 мкс (два импульса по 60 мкс) в 2024 г. D[1][2].
Производство, материалы и цепочка поставок
Ловушка — это чип с поверхностными электродами, заглублёнными токоведущими дорожками и локальными подстроечными электродами, изготавливаемый по стандартному полупроводниковому процессу; формулировка IonQ состоит в том, что управление живёт на «классических полупроводниковых чипах», выпускаемых на «существующих полупроводниковых фабриках» C[6]. Теперь это утверждение подкреплено вертикальной интеграцией: IonQ закрыла приобретение SkyWater Technology (~$1.8 B, объявлено 2026-01-26, закрыто 2026-07-31) CG[12], получив собственную доверенную 200-мм фабрику (foundry) в США вместо отношений с внешним подрядчиком. Названное слабое место — корпусирование: Oxford Ionics использует Bay Photonics для электрического, фотонного и электростатически экранированного корпусирования ловушечных устройств высокой плотности C[7]. Ни один актор не опубликовал цифр по выходу годных, однородности, плотности дефектов или стоимости в расчёте на кубит по состоянию на 3 сентября 2026 г. Экспортная уязвимость проходит через промежуточное окончательное правило BIS США от 2024-09-06, создавшее ECCN 4A906 для квантовых компьютеров (нижняя граница 34 кубита с градацией по уровню ошибок) плюс 3A904/3B904 для обеспечивающего оборудования G[19]: система на электронных гейтах с ≥34 кубитами, удовлетворяющая порогам по ошибкам, попадает под него, а схема «разработка в Великобритании / материнская компания в США» превращает лицензирование в проектное ограничение.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Машина на лазерных гейтах сопоставимого замаха требует множества длин волн и позонной оптической адресации — Helios использует не менее семи лазерных длин волн и 1,228 электродов D[18]. Электронный гейт устраняет гейтовые лазеры, оставляя свет только для охлаждения, подготовки состояния и считывания, и подставляет вместо них СВЧ-источники комнатной температуры плюс драйверы электродов постоянного тока. Ввод-вывод в расчёте на кубит превращается в задачу смешанного сигнала на ASIC — когерентные СВЧ-каналы и множество линий постоянного тока, — то есть в привычное упражнение по масштабированию, а не в оптическое.
Стена смещается, но не исчезает. На 10³ кубитах это число независимых СВЧ-каналов и их фазовая когерентность, поскольку ошибки амплитуды и фазы — ведущий когерентный вклад. На 10⁴ это разводка токоведущих дорожек с тепловыделением на чипе и перекрёстными помехами между зонами; ни один актор не опубликовал цифр по перекрёстным помехам или нагреву для 2D-массива. На 10⁶ в открытых источниках нет ничего, что связывало бы этот гейт с продемонстрированной 2D-ловушкой. Требования к задержке контура управления умеренные — достаточно синдромных циклов миллисекундного класса.
Роль в стеке
Узел лежит на пути платформы «Ионы в ловушках — электронные гейты, чиповое управление» (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). Он требует захваченного атомарного иона в качестве носителя и интегрированного на чипе СВЧ-управления в качестве источника сигнала; вниз по стеку он не даёт ничего, чего не даёт лазерный гейт, и напрямую заменяет лазерный гейт Мёльмера–Сёренсена. Цена перехода односторонняя: заглублённые дорожки и геометрия электродов проектируются совместно с гейтом, поэтому машина на электронных гейтах не может откатиться к лазерам, тогда как лазерная машина в принципе может добавить СВЧ-электроды. Внедиагональное прочтение — естественный, неизготавливаемый носитель, управляемый чисто электронными средствами: полупроводниковая цепочка поставок, приводящая в действие атомарный кубит. Вклад в производный такт: 2.3×10⁻⁴ с на запутывающий гейт. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути платформы ≈1.5×10⁻³ с, из которых 1.4 мс — слои гейтов; на многозонной машине вместо этого доминирует транспорт (Helios ~55 мс на слой полной ширины D[18]), так что преимущество гейта по скорости на продуктовом масштабе незаметно. Соседний пустой слот — криогенная версия: нигде в публикациях электронные гейты не соединены с криогенной ловушкой, а именно там был бы выигран размен «нагрев против градиента».
Верификация (QCVV)
Заголовочные 8.4(7)×10⁻⁵ получены из рандомизированного бенчмаркинга с учётом утечки (leakage) из подпространства при доплеровской температуре, а не из томографии и не из чередующегося (interleaved) RB относительно независимого эталона D[1]. Двухкубитный RB твёрлингом сводит когерентные ошибки к эффективной скорости деполяризации, занижая когерентный остаток, и ничего не говорит о перекрёстных помехах на ионы-наблюдатели — а именно этот вклад решит вопрос производительности на масштабе. Ни одна независимая группа не воспроизвела электронный гейт выше 99.9%: результаты Oxford 2016 г. D[4] и NIST 2011 г. D[5] — единственные зафиксированные ближнепольные СВЧ-гейты вне Oxford Ionics, а ни eleQtron, ни Universal Quantum не опубликовали сопоставимой точности по состоянию на 3 сентября 2026 г. Корпоративная формулировка «точность двухкубитного гейта 99.99%» C[6] округляет 1 − 8.4(7)×10⁻⁵ из препринта — непротиворечиво, но без доверительного интервала и без указания ширины.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | разработчик | США | Владеет Oxford Ionics и её линией Electronic Qubit Control; держит рекорд по гейту | D[1] C[6] |
| Oxford Ionics | разработчик | Великобритания | Проектирует чипы ловушек и провела оба рекордных эксперимента | D[1][2] |
| eleQtron | разработчик | Германия | MAGIC — управление ионами СВЧ-полем на статическом градиенте; Series A на €57 M, портфель заказов >€54 M | PG[8][9] |
| Universal Quantum | разработчик | Великобритания | Спин-офф Sussex; модульные СВЧ-машины по контракту с государством Германии | P[10] |
| University of Oxford | исследования | Великобритания | Группа Lucas: однокубитная ошибка 1.5(4)×10⁻⁷ с интегрированным на чипе СВЧ-резонатором | D[3] |
| NIST Boulder | исследования | США | Создал ближнепольный СВЧ-гейт в 2011 г. | D[5] |
| NQCC | пользователь | Великобритания | Размещает систему «Quartet» от Oxford Ionics; модернизация до 2D-ловушки | C[7] |
| Innovate UK | грантодатель | Великобритания | Награда Quantum Missions Pilot на модернизацию до 2D-ловушки, сумма не раскрыта | C[7] |
| SkyWater Technology | поставщик | США | 200-мм фабрика в США, приобретена IonQ для изготовления чипов ловушек собственными силами | CG[12] |
| Bay Photonics | поставщик | Великобритания | Корпусирование ловушечных устройств высокой плотности | C[7] |
| DARPA | оценщик | США | QBI: Oxford Ionics на стадии A, IonQ переведена на стадию B | G[14] G[15] |
Деньги.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · контракт · €67 M · German Aerospace Center (DLR); две машины за четыре года, многочиповая система до 100 кубитов · — · объявлено P[10]
- 2025-03-11 · Oxford Ionics · программная награда (Quantum Missions Pilot, «Q-Surge») · не раскрыта · DSIT и Innovate UK · — · объявлено C[7]
- 2025-04-03 · Oxford Ionics · отбор в стадию A DARPA QBI · — · DARPA · — · отобрана G[14]
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics (объявлено 2025-06-09) · $1.075 B · — · — · закрыто CG[11]
- 2025-10-12 · IonQ · размещение акций · 2.0 B по 93/акцию, после 1.0 B 2025-07-08 · — · денежные средства 3.0 B · закрыто CG[13]
- 2025-11-06 · IonQ · отбор в стадию B DARPA QBI, до $15 M на участника · — · DARPA · — · отобрана G[15]
- 2026-04-27 · Quantum Art · расширение раунда Series A · 140 M, со 100 M от 2025-12-10 · — · — · закрыто PG[17]
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M · ведущий инвестор Schwarz Digits, с EIC Fund, Earlybird, Ankaa Ventures, Precitec, NRW.BANK · портфель заказов >€54 M · закрыто PG[8][9]
- 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater (объявлено 2026-01-26) · ~$1.8 B · — · — · закрыто CG[12]
- 2026-Q2 · IonQ · выручка · 80.1 M, +287% г/г; прогноз на финансовый год 280–290 M · — · денежные средства $3.0 B · отчётность CG[13]
Рынок и цепочка поставок. Открытого рынка электронных ионных гейтов не существует. Обеспечивающие активы — изготовление чипов ловушек (внутри IonQ через SkyWater), СВЧ-источники и усилители (серийная РЧ-техника, низкий риск концентрации) и специализированное корпусирование: Bay Photonics — настоящая единая точка отказа для британской линии. Риск концентрации корпоративный, а не отраслевой: одна компания держит и рекорд, и патенты, и фабрику. Удельная экономика не поддаётся оценке; никто не публикует стоимость или мощность в расчёте на кубит. Оплачивают эту технологию цели G3 (ранняя отказоустойчивость) и G7 (развёртываемые системы): аргумент за устранение гейтовых лазеров — технологичность производства и пригодность к работе в поле, а не скорость. G6 не затрагивается — узел не даёт фотонного интерфейса.
ИС и стандарты. Oxford Ionics описывает Electronic Qubit Control как запатентованную технологию C[6], и цену приобретения $1.075 B правильнее всего читать как покупку этого портфеля вместе с командой; ни номера патентного семейства, ни полученного из базы данных количества патентов, ни судебных разбирательств подтвердить по состоянию на 3 сентября 2026 г. не удалось (поиск по правообладателю в Google Patents закрыт robots.txt). Ни один орган стандартизации и ни один консорциум не специфичны для этого гейта.
Дорожные карты и послужной список. (когда обещано · на когда обещано · статус на 2026-09-03): IonQ, 2025-06-13 · 256 кубитов с точностью 99.99% в 2026 г. · сдвинуто на ввод в эксплуатацию в первом полугодии 2027 г. RG[16]. IonQ, 2025-06-13 · 10,000 физических кубитов на одном чипе в 2027 г. и 2 M физических / 40–80 k логических к 2030 г. · данные по нагреву 2D-ловушки, времени гейта и интерконнекту не опубликованы RG[16]. Universal Quantum, 2022-11-02 · две машины, включая систему до 100 кубитов, в течение четырёх лет · о поставке не объявлено, хотя срок истекает P[10]. Достоверность: физические заявления Oxford Ionics подтверждались и улучшались по графику; обещания IonQ по масштабу — нет: 4,000 кубитов к 2026 г. по дорожной карте 2020 г. промахнулись примерно в 40 раз, — поэтому обязательства по точности следует читать как достоверные, а даты по числу кубитов — как декларацию о намерениях.
Стратегическое прочтение. Если электронный гейт масштабируется, IonQ конвертирует лидерство в физике в лидерство в производстве, а оптическая цепочка поставок для ионов теряет свой сильнейший класс заказчиков; преимущество Quantinuum сужается до системной инженерии и коррекции ошибок, а не качества гейтов. Если он застрянет на нескольких десятках ионов, рекорд станет лабораторным курьёзом, а лазерные гейты с интегрированной фотоникой выиграют по продемонстрированной ширине. Переговорная сила — у поставщика платформы: в цепочке нет ничего дефицитного, кроме ноу-хау по корпусированию, а фабрику IonQ забрала внутрь.
Открытая ниша: пробел в измерениях здесь — это пробел в QCVV. Заголовочная цифра опирается на рандомизированный бенчмаркинг, который твёрлингом устраняет как раз те когерентные ошибки, которые несёт этот гейт, и ни один открытый протокол не характеризует СВЧ-перекрёстные помехи на ионы-наблюдатели в многозонном чипе. Небольшая группа могла бы поставить бенчмаркинг, чувствительный к когерентным ошибкам (циклический бенчмаркинг, томография набора гейтов на двухкубитном блоке), и независимо проверить заявление о 99.99%.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи «подтвердить или понизить» на 12–24 месяца: устройство более чем на ~30 кубитов с электронными гейтами и с опубликованными двухкубитной точностью, временем гейта и перекрёстными помехами (если к концу 2027 г. его нет — понизить); ввод в эксплуатацию 256-кубитной системы IonQ в первом полугодии 2027 г. на уровне около 99.99%; любое независимое воспроизведение выше 99.9%; 2D-ловушка, работающая на электронных гейтах, с опубликованными скоростями нагрева. Лучший сценарий к 2029 г.: машины на чиповых ловушках с несколькими тысячами ионов, лазерная аппаратура сведена к охлаждению и считыванию, точность на уровне 10⁻⁴, коррекция ошибок ограничена транспортом, а не гейтами. Худший сценарий: точность деградирует на порядок, как только сотни СВЧ-каналов делят один кристалл, и платформа возвращается к лазерным гейтам ради адресации.
Открытые вопросы: переживёт ли СВЧ-градиент плотную 2D-разводку без неприемлемых перекрёстных помех и тепловыделения? Какая доля остаточных 8.4×10⁻⁵ когерентна и что это даёт для Λ? Даёт ли процесс SkyWater чипы ловушек в объёме, или приобретение было ради надёжности поставок, а не ради технологической возможности?
Источники
[1] A. C. Hughes, R. Srinivas, C. M. Löschnauer, H. M. Knaack, R. Matt, C. J. Ballance, M. Malinowski, T. P. Harty, R. T. Sutherland — "Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling" — arXiv:2510.17286 — 2025-10-20 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[2] C. M. Löschnauer, J. Mosca Toba, A. C. Hughes, S. A. King, M. A. Weber, R. Srinivas, R. Matt, R. Nourshargh, D. T. C. Allcock, C. J. Ballance, C. Matthiesen, M. Malinowski, T. P. Harty — "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits" — arXiv:2407.07694 (2024-07-10); PRX Quantum 6, 040313 (2025) — https://arxiv.org/abs/2407.07694
[3] M. C. Smith, A. D. Leu, K. Miyanishi, M. F. Gely, D. M. Lucas — "Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level" — arXiv:2412.04421 — 2024-12-05 — https://arxiv.org/abs/2412.04421
[4] T. P. Harty, M. A. Sepiol, D. T. C. Allcock, C. J. Ballance, J. E. Tarlton, D. M. Lucas — "High-fidelity trapped-ion quantum logic using near-field microwaves" — Phys. Rev. Lett. 117, 140501 (arXiv:1606.08409) — 2016-06-27 — https://arxiv.org/abs/1606.08409
[5] C. Ospelkaus, U. Warring, Y. Colombe, K. R. Brown, J. M. Amini, D. Leibfried, D. J. Wineland — "Microwave quantum logic gates for trapped ions" — Nature 476, 181 (arXiv:1104.3573) — 2011 — https://arxiv.org/abs/1104.3573
[6] IonQ — "IonQ Achieves Landmark Result, Setting New World Record in Quantum Computing Performance" — IonQ newsroom C — 2025-10-21 — https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing
[7] Oxford Ionics — "Oxford Ionics selected for Quantum Missions Pilot to upgrade NQCC testbed with advanced 2D ion traps" C — 2025-03-11 — https://www.oxionics.com/announcements/oxford-ionics-selected-for-quantum-missions-pilot-to-upgrade-nqcc-testbed-with-advanced-2d-ion-traps/
[8] eleQtron — "eleQtron secures €57 million in one of the largest Series A funding rounds worldwide" C — 2026-05-05 — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[9] Quantum Computing Report — "eleQtron Secures €57 Million Series A to Scale MAGIC Trapped-Ion Platform" P — 2026-05 — https://quantumcomputingreport.com/eleqtron-secures-e57-million-61-5m-usd-series-a-to-scale-ion-trap-systems/
[10] University of Sussex — "German government tasks Sussex spin-out with building a powerful quantum computer in €67M contract" P — 2022-11-02 — https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206
[11] IonQ — "IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics" C — 2025-09-17 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum
[12] IonQ — "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" C — 2026-07-31 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[13] IonQ — "IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues" C — 2026 — https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy
[14] DARPA — "Companies targeting quantum computers" (QBI Stage A roster) G — 2025-04-03 — https://www.darpa.mil/news/2025/companies-targeting-quantum-computers
[15] DARPA — QBI Stage B selection G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[16] IonQ — "IonQ's accelerated roadmap" R — 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[17] Quantum Computing Report — "Quantum Art extends Series A to $140M" P — 2026-04-27 — https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/
[18] Quantinuum — Helios — arXiv:2511.05465; Nature (2026-06) — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[19] US Bureau of Industry and Security — interim final rule adding quantum ECCNs 4A906, 3A904, 3B904 G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Открытые пункты верификации
- Длительность гейта для рекорда 2025 г. (225.8 мкс) не указана в аннотации arXiv:2510.17286 и в доступном тексте не подтверждается; не верифицировано.
- Сорт иона и число зон ловушки для arXiv:2510.17286 в доступном тексте не указаны (предшественник 2024 г. использует семизонный чип).
- Нет ни номера патентного семейства, ни полученного из базы данных числа патентов по Electronic Qubit Control компании Oxford Ionics / IonQ: поиск по правообладателю на patents.google.com закрыт robots.txt.
- По контракту Universal Quantum с DLR на €67 M (четырёхлетний срок с 2022-11) на 2026-09-03 нет опубликованных подтверждений поставки или прохождения вех.
- eleQtron не публикует ни сорта иона, ни числа кубитов, ни точности, ни времени гейта; MAGIC описан только качественно.
- Сумма награды Innovate UK / DSIT по программе Quantum Missions Pilot для Oxford Ionics не раскрыта.
- Ни для одного чипа ловушки с электронными гейтами не опубликовано цифр по перекрёстным помехам, скорости нагрева или тепловыделению на чипе.
Tunable-coupler CZ / iSWAP
A flux-tuned coupler switches the exchange and ZZ interaction between transmons on and off, giving deterministic 25–70 ns CZ or iSWAP gates.
Verdict. Falsifiable — isolated pairs are already at the coherence limit, so if fleet-width error does not fall below 0.2% by 2027 the binding constraint is T1 and calibration, not the coupler.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
A flux-tunable coupler is a third element — usually a tunable transmon — bridging two data qubits. Its frequency sets an indirect coupling path that interferes with the direct capacitive one, so a bias sweep tunes net exchange through zero: at the off point static ZZ cancels; a pulse away from it drives a deterministic CZ or iSWAP via the |11⟩–|20⟩ crossing. Google/UCSB introduced it as the gmon in 2014, coupling settable to zero at nanosecond resolution without spoiling coherence D[1].
Coordinates: carrier affinity a = 1.0, fully fabricated, no natural analogue. Gate time ~10⁻⁷·⁴ s (≈40 ns), deterministic.
Physics & limits
The coupler buys speed and isolation at the cost of a third noisy degree of freedom. Tens of MHz on-coupling sets 25–70 ns gates. Three mechanisms set the floor. Coherence: at 40 ns against Willow's mean T1 of 68 µs, relaxation and dephasing during the pulse already cost a few 10⁻⁴, most of the gap between the 99.88% device mean and unity D[4] — pulse shaping cannot recover it, only longer T1 or shorter gates. Leakage: the pulse passes near |20⟩ and the coupler's second level, so population leaves the computational space — an unheralded, sticky error to the code. And 1/f flux noise on the bias moves the off point between calibrations, leaving a drifting residual ZZ that appears as coherent, correlated error. What moves the floor: higher T1, larger anharmonicity (fluxonium couplers), shaped flux pulses, and couplers biased at a flux-insensitive point.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-11 | Double-transmon coupler CZ 99.90% in 48 ns | Toshiba | D[2] |
| 2024-12 | Willow, 105 q: mean 2Q 99.88%, mean T1 68 µs, 1.1 µs cycle | D[4] | |
| 2025-08 | CZ 99.93% over 40 h, 1Q 99.98%, readout >99.94% on one device | IQM | D[3] |
| 2026-07 | Fleet EPLG, full width: best 0.19%, typical 0.37% | IBM | C[5] |
Three regimes, not one number: a characterised pair reaches 99.93% D[3]; a 105-qubit device averages 99.88% D[4]; IBM's full-width fleet benchmark reads 0.37% typical, 0.19% best C[5]. Zuchongzhi 3.0 sits at 99.62% over 105 qubits D[7]. The two-qubit gate is still ~40% of Google's colour-code error budget, leakage next D[8].
Manufacturing, materials & supply chain
There is no separate coupler process: the coupler is another junction and SQUID loop in the same superconducting lithography, so its defects are the platform's own — junction-frequency spread and two-level-system defects pulling the off point. The manufacturing cost is I/O, not lithography: Nighthawk carries 218 couplers across 120 qubits, each demanding a bias line C[6]. QuantWare is the only merchant seller of tunable-coupler chips, funded by a $178 M Series B and building a Delft fab P[9]. Export control names whole computers (4A906) and cryogenic electronics (3A901), not gate mechanisms G[10]. No coupler yield or cost is published.
Control, readout & I/O burden
On a square lattice couplers outnumber qubits about two to one, each needing a fast flux line with its own DAC and filtering. At 10³ qubits that is thousands of flux lines; at 10⁴ it binds before fidelity does, and the only demonstrated escape is an on-chip bias source, as in D-Wave's flip-chip flux DAC on a fluxonium at 10 mK C[11]. The recurring cost is calibration, not latency: off points drift with 1/f flux noise, so calibration scales with coupler count — hence Google steering it by reinforcement learning during error correction, at 7.72×10⁻⁴ logical error per cycle at d=7 D[12].
Role in the stack
It belongs to the superconducting-transmon path (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC, Fujitsu) and requires the transmon carrier. It replaces fixed-frequency cross-resonance; the switching price is redesigning every qubit-coupler-qubit cell, roughly double the bias lines and a new calibration stack — the trade IBM accepted with Nighthawk after a decade on cross-resonance C[6]. Its clock contribution is small: derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset is 0.65 µs, its gate-layer term ~0.16 µs at 0.048 µs per layer D[4], so this node moves the error budget more than the clock. No neighbouring empty slot in the technology graph.
Verification (QCVV)
The 99.90% and 99.93% headlines are interleaved randomised benchmarking on one characterised pair, and RB is blind to leakage unless a leakage protocol runs alongside — leakage being this gate's second error term. EPLG is a different observable, full-width layered gates including crosstalk, so the 0.37% versus 0.07% gap is definitional as much as fleet variability. Neither record has been replicated by an independent laboratory. One attribution conflict: the cited "25 ns at 99.8%" Oxford result is a fixed-coupling coaxmon pair with no coupler at all C[13].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google | developer | US | Originated the gmon; Willow uses tunable couplers | D[1] |
| IBM | developer | US | Nighthawk: 218 couplers on 120 qubits; coupler patent | C[6] |
| IQM | developer | Finland | Record CZ 99.93% with a floating tunable coupler | D[3] |
| QuantWare | supplier | Netherlands | Sells tunable-coupler transmon chips; Delft fab | P[9] |
| Rigetti | developer | US | Tunable-coupler chiplets, median 2Q 99.1% | CG |
Money.
- 2026-06-02 · IBM · programme (5-year quantum commitment) · >$10 B · — · announced G
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · $178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners · closed P[9]P · 2026-05-05">G
- 2026-07-02 · IQM · listing (Nasdaq/Helsinki) · cash €337 M, H1-2026 revenue €8.9 M · closed G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, IBM the only transmon vendor of eleven · ≤$15 M each · announced G
Market & supply chain. What this gate consumes is flux control — multi-channel AWGs and DACs from Zurich Instruments, Quantum Machines and Keysight, none coupler-specific — so concentration risk sits in chips, not instruments. QuantWare is the only merchant route; everyone else fabricates in-house, making coupler design proprietary and control electronics commodity. G2 and G3 pay for this node: both need 10⁻³ two-qubit error at fleet width.
IP & standards. IBM holds US 11,727,297 B2, "Tunable quantum coupler facilitating a quantum gate between qubits" (granted 2023-08-15), claiming an opposite-sign second coupling path that cancels unwanted coherent rotation G[14]; Google's 2014 gmon work is published prior art D[1]. No litigation identified, no standards body for coupler design or reporting.
Roadmaps & track record. IBM: Nighthawk 5,000 two-qubit gates per circuit (promised 2025-06-10 · for 2025 · delivered 2025-12) → 7,500 in 2026 → 10,000 in 2027 RG, on schedule, though the coupler switch is one generation old. IQM: 2Q above 99.94% (promised for 2025–26) is within error of the 99.93% delivered D[3]. Rigetti: 108 qubits at 99.5% slipped to "later 2026", the gap sitting in the coupler-mediated gate CG.
Strategic reading. IBM's move off cross-resonance settles the architecture argument for tunable coupling, strengthening control-electronics vendors — every coupler is another channel sold — and merchant chip suppliers. The substitution threat is not cross-resonance but passive ZZ cancellation by design: a fixed-coupling coaxmon pair reached 25 ns at 99.8% with no coupler and no flux line C[13]; if that scales, the line tax becomes a liability. Bargaining power stays with whoever owns the fab.
Open niche: This gate is reported almost entirely as best-pair interleaved RB, and the one public fleet-versus-record comparison mixes two observables. A vendor-neutral protocol measuring how much isolated-pair fidelity survives at full lattice width — leakage separated from Pauli error, ZZ drift tracked between calibrations — is a low-capital QCVV wedge.
Outlook & open questions
Confirm or demote within 12–24 months: does Nighthawk reach 7,500 two-qubit gates by end-2026; does any fleet report typical EPLG below 0.2%; does a second laboratory reproduce 99.93%. Best case by 2029: fleet-width error near 10⁻³ at 10³ qubits, on-chip biasing removing the line tax. Worst case: coupler count caps chips near 10³ qubits and the 40 ns coherence limit holds error at a few 10⁻⁴, too high for Λ to grow. Open questions: does IBM's patent constrain merchant coupler chips; can fluxonium couplers cut leakage; will fixed coupling remove the line tax at scale.
Sources
[1] Chen et al. (Google/UCSB) · "Qubit architecture with high-coherence and fast tunable coupling" (gmon) · Phys. Rev. Lett. 113, 220502 · 2014 · https://arxiv.org/abs/1402.7367 D
[2] Toshiba · Double-transmon coupler, CZ 99.90% in 48 ns · Phys. Rev. X 14, 041050 · 2024-11 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 D
[3] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM Quantum Computers, Espoo/Munich) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437 D
[4] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (Willow: 105 q, mean 2Q 99.88%, mean T1 68 µs, 1.1 µs cycle) · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[5] IBM · "What's new in Q2 2026" (fleet EPLG: typical 0.37%, best 0.19% on ibm_boston) · IBM Quantum blog · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 C
[6] IBM Newsroom · Nighthawk (120 qubits, 218 tunable couplers, 5,000 two-qubit gates) and Loon · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[7] USTC · Zuchongzhi 3.0 (105 q, 2Q 99.62%) · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 D
[8] Google Quantum AI · Colour code on a superconducting processor (two-qubit gates ≈40% of the error budget) · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 D
[9] PostQuantum · "QuantWare $178 M Series B" (Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners; Delft Kilofab) · trade press · 2026-05-05 · https://postquantum.com/industry-news/quantware-178m-series-b-qoa/ P
[10] US Bureau of Industry and Security · Quantum computing export controls (ECCN 4A906, 3A901) · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[11] D-Wave · "Digital control of high-coherence fluxonium qubits" (flip-chip on-chip flux DAC at 10 mK) · whitepaper 14-1090A-A · 2026-01-23 · https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf C
[12] Google Quantum AI · Reinforcement-learning-steered calibration during error correction (d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle) · Nature · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 D
[13] Oxford Quantum Circuits newsroom · Leek Lab (University of Oxford) fixed-coupling coaxmon CZ: 99.8% in 25 ns, transmon plus inductively shunted transmon, no tunable coupler · 2025-03-21 · https://oqc.tech/company/newsroom/oxford-research-group-demonstrate-fundamental-speed-up-of-two-qubit-gate C
[14] IBM · US Patent 11,727,297 B2, "Tunable quantum coupler facilitating a quantum gate between qubits" · USPTO · granted 2023-08-15 · https://patents.google.com/patent/US11727297/en G
General facts cited above: G, G, G, G, G, P · 2026-05-05">G, G.
Open verification items
- Gate duration for IQM's 99.93% CZ is not stated in the preprint text retrieved; only the fidelity and the 40-hour averaging window are confirmed.
- No vendor publishes a coupler-specific yield or defect rate; only qubit and coupler counts are public.
- Independent replication of the Toshiba 99.90%/48 ns or IQM 99.93% results on separate hardware: none found as of 2026-09-04.
- Whether IBM's US 11,727,297 B2 reads on merchant coupler chips such as QuantWare's: not assessed.
- The share of IBM's fleet EPLG attributable to residual coupler-off ZZ rather than coherence or crosstalk is not separated in any public figure.
CZ / iSWAP на перестраиваемом каплере
Перестраиваемый потоком каплер включает и выключает обменное и ZZ-взаимодействие между трансмонами, давая детерминированные гейты CZ или iSWAP длительностью 25–70 ns.
Вердикт. Фальсифицируемо — изолированные пары уже упираются в предел когерентности, поэтому если к 2027 г. ошибка на полной ширине парка систем не опустится ниже 0.2%, то связывающим ограничением служат T1 и калибровка, а не каплер.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Перестраиваемый потоком элемент связи (каплер) — это третий элемент, обычно перестраиваемый трансмон, перекинутый между двумя информационными кубитами. Его частота задаёт косвенный путь связи, интерферирующий с прямым ёмкостным, поэтому развёртка смещения проводит суммарный обмен через ноль: в точке выключения статическое ZZ компенсируется, а импульс, уводящий от неё, выполняет детерминированный CZ или iSWAP через пересечение |11⟩–|20⟩. Google/UCSB представили этот элемент в 2014 г. под названием gmon: связь устанавливалась в ноль с наносекундным разрешением и без потери когерентности D[1].
Координаты: сродство к носителю a = 1.0, полностью изготавливаемый, природного аналога нет. Время гейта ~10⁻⁷·⁴ s (≈40 ns), детерминированный.
Физика и пределы
Каплер покупает скорость и изоляцию ценой третьей шумящей степени свободы. Включённая связь в десятки MHz задаёт гейты длительностью 25–70 ns. Предел определяют три механизма. Когерентность: при 40 ns против среднего T1 = 68 µs у Willow релаксация и расфазировка за время импульса уже стоят нескольких единиц 10⁻⁴, то есть большей части зазора между средним по устройству значением 99.88% и единицей D[4]; формой импульса это не отыграть — помогут только более длинный T1 или более короткий гейт. Утечка (leakage): импульс проходит вблизи |20⟩ и второго уровня самого каплера, поэтому населённость уходит из вычислительного пространства — для кода это негеральдированная и «липкая» ошибка. Наконец, фликкер-шум 1/f по потоку в цепи смещения уводит точку выключения между калибровками, оставляя дрейфующее остаточное ZZ, которое проявляется как когерентная коррелированная ошибка. Что сдвигает предел: более высокий T1, большая ангармоничность (каплеры на флаксониуме), профилированные импульсы потока и каплеры, смещённые в точку, нечувствительную к потоку.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-11 | CZ 99.90% за 48 ns на двухтрансмонном каплере | Toshiba | D[2] |
| 2024-12 | Willow, 105 q: среднее 2Q 99.88%, средний T1 68 µs, цикл 1.1 µs | D[4] | |
| 2025-08 | CZ 99.93% на интервале 40 h, 1Q 99.98%, считывание >99.94% на одном устройстве | IQM | D[3] |
| 2026-07 | EPLG по парку систем, полная ширина: лучший 0.19%, типичный 0.37% | IBM | C[5] |
Здесь три режима, а не одно число: охарактеризованная пара даёт 99.93% D[3]; устройство на 105 кубитов — в среднем 99.88% D[4]; полноширинный бенчмарк IBM по парку систем читается как 0.37% типично и 0.19% в лучшем случае C[5]. Zuchongzhi 3.0 держится на 99.62% по 105 кубитам D[7]. Двухкубитный гейт по-прежнему даёт ~40% бюджета ошибок цветного кода у Google, следом идёт утечка D[8].
Производство, материалы и цепочка поставок
Отдельного процесса для каплера не существует: каплер — это ещё один переход и SQUID-контур в той же сверхпроводниковой литографии, поэтому его дефекты суть дефекты самой платформы — разброс частот переходов и двухуровневые дефекты (TLS), уводящие точку выключения. Производственная цена лежит в вводе-выводе, а не в литографии: Nighthawk несёт 218 каплеров на 120 кубитов, и каждому нужна отдельная линия смещения C[6]. QuantWare — единственный коммерческий продавец чипов с перестраиваемыми каплерами; он профинансирован раундом Series B на $178 M и строит фабрику в Delft P[9]. Экспортный контроль называет компьютеры целиком (4A906) и криогенную электронику (3A901), но не механизмы гейтов G[10]. Ни выход годных, ни стоимость каплера не публикуются.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
На квадратной решётке каплеров примерно вдвое больше, чем кубитов, и каждому нужна быстрая потоковая линия со своим ЦАП и фильтрацией. При 10³ кубитах это тысячи потоковых линий; при 10⁴ разводка становится связывающим ограничением раньше, чем точность (fidelity), и единственный продемонстрированный выход — источник смещения на кристалле, как во flip-chip ЦАП потока у D-Wave на флаксониуме при 10 mK C[11]. Регулярная цена — это калибровка, а не задержка: точки выключения дрейфуют вместе с шумом 1/f по потоку, поэтому объём калибровки растёт вместе с числом каплеров — отсюда и управление ею у Google через обучение с подкреплением прямо в ходе коррекции ошибок, при логической ошибке 7.72×10⁻⁴ за цикл при d=7 D[12].
Роль в стеке
Узел принадлежит пути платформы на сверхпроводниковых трансмонах (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC, Fujitsu) и требует трансмонного носителя. Он заменяет кросс-резонанс на фиксированных частотах; цена перехода — перепроектирование каждой ячейки «кубит — каплер — кубит», примерно удвоенное число линий смещения и новый стек калибровки; именно на этот размен пошла IBM в Nighthawk после десятилетия на кросс-резонансе C[6]. Вклад в такт невелик: производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс равен 0.65 µs, а его гейтовый член — ~0.16 µs при 0.048 µs на слой D[4], так что этот узел двигает бюджет ошибок сильнее, чем такт. Соседнего пустого слота в графе технологий нет.
Верификация (QCVV)
Заголовочные 99.90% и 99.93% получены методом interleaved randomised benchmarking на одной охарактеризованной паре, а RB слеп к утечке, если рядом не выполняется отдельный протокол на утечку, — тогда как утечка здесь второй по величине член ошибки. EPLG — другая наблюдаемая: послойные гейты на полной ширине, включая перекрёстные наводки, поэтому разрыв 0.37% против 0.07% в той же мере вопрос определения, что и разброса по парку систем. Ни один из рекордов не воспроизведён независимой лабораторией. Есть один конфликт атрибуции: цитируемый оксфордский результат «25 ns при 99.8%» получен на паре coaxmon с фиксированной связью и вообще без каплера C[13].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google | разработчик | США | Создал gmon; в Willow применяются перестраиваемые каплеры | D[1] |
| IBM | разработчик | США | Nighthawk: 218 каплеров на 120 кубитов; патент на каплер | C[6] |
| IQM | разработчик | Финляндия | Рекордный CZ 99.93% на плавающем перестраиваемом каплере | D[3] |
| QuantWare | поставщик | Нидерланды | Продаёт трансмонные чипы с перестраиваемыми каплерами; фабрика в Delft | P[9] |
| Rigetti | разработчик | США | Чиплеты с перестраиваемыми каплерами, медианная 2Q 99.1% | CG |
Деньги.
- 2026-06-02 · IBM · программа (пятилетнее квантовое обязательство) · >$10 B · — · объявлено G
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · $178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners · раунд закрыт P[9]P · 2026-05-05">G
- 2026-07-02 · IQM · листинг (Nasdaq/Helsinki) · денежные средства €337 M, выручка за H1-2026 €8.9 M · завершён G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, IBM — единственный трансмонный поставщик из одиннадцати · ≤$15 M каждому · объявлено G
Рынок и цепочка поставок. Этот гейт потребляет управление потоком — многоканальные AWG и ЦАП от Zurich Instruments, Quantum Machines и Keysight, ни один из которых не специфичен для каплеров, — поэтому риск концентрации сидит в чипах, а не в приборах. QuantWare — единственный коммерческий канал; все остальные изготавливают чипы у себя, из-за чего конструкция каплера остаётся проприетарной, а управляющая электроника превращается в товар массового спроса. За этот узел платят G2 и G3: обоим нужна двухкубитная ошибка 10⁻³ на полной ширине парка систем.
ИС и стандарты. IBM владеет патентом US 11,727,297 B2, "Tunable quantum coupler facilitating a quantum gate between qubits" (выдан 2023-08-15), где заявлен второй путь связи с противоположным знаком, компенсирующий нежелательный когерентный поворот G[14]; работа Google 2014 г. по gmon является опубликованным предшествующим уровнем техники D[1]. Судебных разбирательств не выявлено; органа стандартизации ни для конструкции каплеров, ни для формы отчётности по ним нет.
Дорожные карты и послужной список. IBM: Nighthawk с 5,000 двухкубитных гейтов на схему (обещано 2025-06-10 · на 2025 · поставлено 2025-12) → 7,500 в 2026 → 10,000 в 2027 RG, идёт по графику, хотя сам переход на каплеры сделан лишь поколение назад. IQM: 2Q выше 99.94% (обещано на 2025–26) укладывается в погрешность относительно достигнутых 99.93% D[3]. Rigetti: 108 кубитов при 99.5% сдвинуты на «вторую половину 2026», и разрыв лежит именно в гейте, опосредованном каплером CG.
Стратегическое прочтение. Уход IBM от кросс-резонанса закрывает архитектурный спор в пользу перестраиваемой связи и усиливает поставщиков управляющей электроники — каждый каплер это ещё один проданный канал — и коммерческих поставщиков чипов. Угроза замещения исходит не от кросс-резонанса, а от пассивной компенсации ZZ на уровне конструкции: пара coaxmon с фиксированной связью достигла 25 ns при 99.8% вообще без каплера и без потоковой линии C[13]; если это масштабируется, налог на линии превращается в обузу. Переговорная сила остаётся у того, кто владеет фабрикой.
Открытая ниша: Об этом гейте почти всегда отчитываются через interleaved RB на лучшей паре, а единственное публичное сравнение «парк систем против рекорда» смешивает две разные наблюдаемые. Вендоронезависимый протокол, измеряющий, какая доля точности изолированной пары выживает на полной ширине решётки — с отделением утечки от паулиевской ошибки и отслеживанием дрейфа ZZ между калибровками, — это малокапиталоёмкий клин в QCVV.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в течение 12–24 месяцев: доберётся ли Nighthawk до 7,500 двухкубитных гейтов к концу 2026 г.; сообщит ли хоть один парк систем о типичном EPLG ниже 0.2%; воспроизведёт ли вторая лаборатория 99.93%. Лучший случай к 2029 г.: ошибка на полной ширине около 10⁻³ при 10³ кубитах, а смещение на кристалле снимает налог на линии. Худший случай: число каплеров ограничивает чипы примерно на 10³ кубитах, а когерентный предел при 40 ns удерживает ошибку на уровне нескольких 10⁻⁴ — слишком высоко, чтобы Λ рос. Открытые вопросы: ограничивает ли патент IBM коммерческие чипы с каплерами; способны ли каплеры на флаксониуме снизить утечку; снимет ли фиксированная связь налог на линии при масштабировании.
Источники
[1] Chen et al. (Google/UCSB) · "Qubit architecture with high-coherence and fast tunable coupling" (gmon) · Phys. Rev. Lett. 113, 220502 · 2014 · https://arxiv.org/abs/1402.7367 D
[2] Toshiba · Double-transmon coupler, CZ 99.90% in 48 ns · Phys. Rev. X 14, 041050 · 2024-11 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 D
[3] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM Quantum Computers, Espoo/Munich) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437 D
[4] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (Willow: 105 q, mean 2Q 99.88%, mean T1 68 µs, 1.1 µs cycle) · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[5] IBM · "What's new in Q2 2026" (fleet EPLG: typical 0.37%, best 0.19% on ibm_boston) · IBM Quantum blog · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 C
[6] IBM Newsroom · Nighthawk (120 qubits, 218 tunable couplers, 5,000 two-qubit gates) and Loon · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[7] USTC · Zuchongzhi 3.0 (105 q, 2Q 99.62%) · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 D
[8] Google Quantum AI · Colour code on a superconducting processor (two-qubit gates ≈40% of the error budget) · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 D
[9] PostQuantum · "QuantWare $178 M Series B" (Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners; Delft Kilofab) · trade press · 2026-05-05 · https://postquantum.com/industry-news/quantware-178m-series-b-qoa/ P
[10] US Bureau of Industry and Security · Quantum computing export controls (ECCN 4A906, 3A901) · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[11] D-Wave · "Digital control of high-coherence fluxonium qubits" (flip-chip on-chip flux DAC at 10 mK) · whitepaper 14-1090A-A · 2026-01-23 · https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf C
[12] Google Quantum AI · Reinforcement-learning-steered calibration during error correction (d=7 logical error 7.72×10⁻⁴ per cycle) · Nature · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 D
[13] Oxford Quantum Circuits newsroom · Leek Lab (University of Oxford) fixed-coupling coaxmon CZ: 99.8% in 25 ns, transmon plus inductively shunted transmon, no tunable coupler · 2025-03-21 · https://oqc.tech/company/newsroom/oxford-research-group-demonstrate-fundamental-speed-up-of-two-qubit-gate C
[14] IBM · US Patent 11,727,297 B2, "Tunable quantum coupler facilitating a quantum gate between qubits" · USPTO · granted 2023-08-15 · https://patents.google.com/patent/US11727297/en G
Общие факты, процитированные выше: G, G, G, G, G, P · 2026-05-05">G, G.
Открытые пункты верификации
- Длительность гейта для CZ 99.93% у IQM в полученном тексте препринта не указана; подтверждены только сама точность и 40-часовое окно усреднения.
- Ни один поставщик не публикует выход годных или долю дефектов именно по каплерам; публичны только числа кубитов и каплеров.
- Независимое воспроизведение результатов Toshiba 99.90%/48 ns или IQM 99.93% на отдельном оборудовании: не найдено по состоянию на 2026-09-04.
- Распространяется ли US 11,727,297 B2 компании IBM на коммерческие чипы с каплерами, например на чипы QuantWare: не оценивалось.
- Доля EPLG по парку систем IBM, относимая на остаточное ZZ при выключенном каплере, а не на когерентность или перекрёстные наводки, ни в одной публичной цифре не выделена.
Exchange gate (spins; incl. shuttled-spin CZ)
Voltage-pulsed Heisenberg exchange between neighbouring or shuttled spins in gate-defined dots or donors — the only entangling mechanism that needs nothing but CMOS gate electrodes.
Verdict. Best exchange CNOT is 9×10⁻⁴ (HRL, 18 qubits) and foundry pairs sit at 99.0–99.6%, but ~80% of two-qubit error is calibration rather than physics, and no device past eight qubits publishes all-pairs fidelity.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A voltage pulse lowers the tunnel barrier between two neighbouring quantum-dot or donor spins, turning on Heisenberg exchange J for a set time to realise a SWAP-family entangler; nothing is radiated, so no antenna, laser or resonator is needed. Loss and DiVincenzo proposed spin qubits on it in 1998; DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard and Whaley showed in 2000 that exchange alone is universal at ~3× more qubits and ~10× more two-qubit operations — the encoding HRL builds on S[7]. The shuttled variant moves one electron through a conveyor potential into exchange range with a distant partner.
Coordinates: fully fabricated carrier; deterministic entangling at ≈10⁻⁷ s (~100 ns), static nearest-neighbour coupling by default.
Baseband voltage control, room temperature but moving cryogenic; error coherent, Pauli, leakage; manufacturing is CMOS.
Physics & limits
J rises exponentially as the barrier is lowered and tunes electrically from near zero to tens of MHz; gate time goes as 1/J, which is why measured gates land at 58–500 ns for 10–90 MHz exchange. The exponential is the liability: the lever that makes J fast makes δJ/J large under gate-voltage and charge-trap noise, so there is a working point rather than a maximum — push J up and charge noise dephases the gate, pull it down and the longer pulse does. Hence HRL's finding that roughly 80% of two-qubit error is extrinsic control and calibration, not decoherence D[2]. Beneath that sit the residual ²⁹Si bath, 1/f charge noise at the oxide interface and small valley splitting, which makes leakage a first-class error. Moving the floor needs ²⁸Si enrichment, better interfaces, and a controller that keeps 1/f noise off the barrier gates.
Engineering state of the art
Best exchange gate: HRL's exchange-only CNOT at 9×10⁻⁴ best reproducible, 3×10⁻³ mean across 18 qubits formed from 54 dots, single-qubit mean 2×10⁻⁴, sequenced by a 4 K controller in commercial 130 nm RF CMOS D[2]. At foundry scale Diraq and imec report 99.04–99.56% two-qubit and 99.9% SPAM on 300 mm SiMOS D[1]. The shuttled variant adds a weight-four parity check at 97.7% per 1.2 µm round trip, motion and idling supplying about a quarter of its error D[4]. SQC's 11-qubit donor device is different in kind: nuclear spins hyperfine-coupled to a shared electron, registers linked by exchange D[5]. Nothing beyond eight qubits publishes all-pairs fidelity.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-09 | Two-qubit 99.04–99.56%, 300 mm foundry | Diraq with imec | D[1] |
| 2025-12 | 11 donor qubits, registers linked by exchange | Silicon Quantum Computing | D[5] |
| 2026-05 | Shuttled-spin CZ 98.86% in 58 ns | QuTech | D[3] |
| 2026-07 | Exchange-only CNOT 9×10⁻⁴ best, 18 qubits | HRL Laboratories | D[2] |
Manufacturing, materials & supply chain
It needs only gate electrodes and voltage pulses, so it rides existing lines: Intel 300 mm EUV (>24,000 devices per wafer, 96% tune-up yield) D[8], imec 300 mm, GlobalFoundries 22FDX, STMicroelectronics FD-SOI. Two concentrations matter — GlobalFoundries has folded the modality into one business unit behind a USD 375 M CHIPS letter of intent C[18], and Quantum Machines' control stack sits under Diraq, HRL, imec, Equal1, Sandia and the UK NQCC C[17]. Export exposure is direct: the 2024-09-06 BIS rule created ECCN 3A901.a for CMOS circuits designed to run at or below 4.5 K — a design-intent test, so a cryo-CMOS controller design file of the HRL type is itself controlled G[16].
Control, readout & I/O burden
A double dot needs roughly 4–6 baseband channels, so wiring grows faster than qubit count under room-temperature control; HRL's answer is 296 lines and 366 DACs inside the fridge at ≤3.5 W, with no real-time room-temperature loop D[2]. Readout, not the gate, sets the cycle: 1–100 µs against a 58–500 ns gate. At 10³ qubits room-temperature fan-out is impractical without cryogenic integration; at 10⁴–10⁶ the crossbar schemes that cut wire count collide with the need to calibrate every exchange pair separately — this mechanism's unresolved architectural conflict.
Role in the stack
It entangles two families: silicon and germanium quantum-dot spins (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL under IBM, Quobly, Equal1) and donor spins (SQC). It requires a gate-defined dot or donor plus baseband control, and provides the entangling layer both families build codes on — at HRL a distance-5 repetition code with Λ(5/3) = 4.7 over 200 rounds, which detects bit flips only and is therefore not a below-threshold result for a full code, plus a post-selected [[4,2,2]] at 0.95 logical fidelity D[2]. It conflicts with crossbar addressing, calibration being per pair. Derived round 8.5 µs on dot spins and 7.7 µs on donors, readout-limited, against the ~100–300 µs typically run: the gate is not the bottleneck. Neighbouring empty slot: an all-pairs, same-chip result past eight qubits.
Verification (QCVV)
HRL's headline figures and the 80% calibration split are vendor-reported and unreplicated D[2]. Diraq and imec's 99.04–99.56% is a population statistic over foundry devices, not an all-pairs same-chip result; imec's eight-qubit device validates exchange on one of four pairs D[6]. Nature's July 2026 spin-qubit feature was corrected on 2026-08-04, revising single-qubit error rates attributed to HRL and QuTech P[20]. No below-threshold logical memory exists on any spin platform as of 2026-09-04.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Diraq | developer | Australia | 300 mm foundry two-qubit gates, 99.04–99.56% | D[1] |
| HRL Laboratories (IBM) | developer | US | 18 exchange-only qubits, sequenced at 4 K | D[2] |
| QuTech | research | Netherlands | Shuttled-spin CZ, mobile-ancilla parity checks | D[3] |
| Silicon Quantum Computing | developer | Australia | Donor registers linked by electron exchange | D[5] |
| Quantum Motion | developer | UK | Full-stack 22FDX system at the UK NQCC | C[9] |
| Quantum Machines | supplier | Israel | Control stack under most published spin results | C[17] |
Money.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · ≤USD 15 M each · Diraq, Quantum Motion, SQC of eleven · awarded G[14]
- 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · USD 160 M · DCVC, Kembara · closed C[9]
- 2026-05-21 · Diraq · CHIPS letter of intent · up to USD 38 M · US Commerce · LOI, not an award G[15]
- 2026-08-26 · IBM · M&A, HRL Laboratories · terms undisclosed · closed C[12]
Market & supply chain. No lasers, no vacuum: the equipment is a CMOS line plus baseband electronics, so the supply chain is four foundry lines and one control vendor — a cost argument and a concentration risk at once. Diraq's "<USD 1 per qubit by 2031" is a target, not a cost R[13]. It sells G1 and G2 devices; IBM's purchase bets it carries to G3 and G4.
IP & standards. The foundational results — Loss–DiVincenzo 1998 and exchange-only universality in 2000 S[7] — are published, not proprietary, so defensible IP sits in device geometry, cryogenic control silicon and calibration software. No dated patent-family count specific to this gate was found as of 2026-09-04.
Roadmaps & track record. Diraq (promised 2026-08-27 · 150 k physical, 1 k logical by 2029 · six weeks earlier the same company said "thousands by 2029") R[13] — inconsistent. Intel (promised 2026-01 · Tunnel Falls scaling to "hundreds of dots" · no dated follow-up) C[19] — unscorable. IBM (promised 2026-07-23 · HRL close by end Q3 2026 · closed 2026-08-26) C[11][12] — met.
Strategic reading. If exchange gates reach fault-tolerant fidelity, the winners are the foundries and whoever owns the cryogenic controller — the qubit becomes a process option, not a product — and the losers are platforms whose cost base is optics and vacuum. IBM's acquisition turns HRL into a hyperscaler's spin programme and forces Diraq, Quantum Motion and Quobly to compete on balance sheet. If calibration burden persists, spins stay a G1/G2 curiosity.
Open niche: a small QCVV house could measure the calibration-versus-physics split in two-qubit error across foundry lines — HRL's 80% is self-reported — or build the cross-lab protocol for shuttled-spin CZ, where every published number comes from one group.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: confirm/demote that a foundry device publishes all-pairs fidelity past eight qubits, and that IBM places a dated spin milestone on a public roadmap. Best case by 2029: a cryogenically sequenced foundry chip shows below-threshold logical memory with a full code. Worst case: uniformity stalls past ten qubits and roadmaps stay two orders ahead of hardware. Open: can calibration error fall without importing the controller's own error budget; does shuttled CZ displace static exchange; what IBM does with HRL's silicon.
Sources
[1] Diraq with imec, two-qubit gates on 300 mm SiMOS foundry devices · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 — D
[2] HRL Laboratories, digitally controlled silicon quantum processing unit (18 exchange-only qubits, 4 K controller) · arXiv:2604.16216, Nature 2026-07-29 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 — D
[3] QuTech / TU Delft, controlled-phase gate between shuttled spins · Nature 653 · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 — D
[4] QuTech / TU Delft, weight-four parity checks with a mobile ancilla · Nature 655 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 — D
[5] Edlbauer, Wang, Huq et al. (Silicon Quantum Computing), "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575 / arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://arxiv.org/abs/2506.03567 — D
[6] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (imec), eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 — D
[7] DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard, Whaley, "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339 / arXiv:quant-ph/0005116 · 2000 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116 — S
[8] Intel, 300 mm spin-qubit wafer statistics · arXiv:2410.16583 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2410.16583 — D
[9] Quantum Motion, "Quantum Motion Raises $160 Million Series C" · press release · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/ — C
[10] The Quantum Insider, "Quobly Secures €115 Million Series A" · trade press · 2026-06-03 · https://thequantuminsider.com/2026/06/03/quobly-secures-e115-million-series-a-to-bring-silicon-based-quantum-computers-to-market/ — P
[11] IBM Newsroom, "IBM to Acquire HRL Laboratories to Power the Future of Quantum" · press release · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum — C
[12] IBM Newsroom, "IBM Completes Acquisition of HRL Laboratories" · press release · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum — C
[13] Diraq, "Diraq Sets Roadmap for Utility-Scale Quantum Computing" · press release · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip — R
[14] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B Selection" · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection — G
[15] US Department of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent to nine companies · news release · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion — G
[16] US Bureau of Industry and Security, "Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies" (ECCN 3A901.a, cryogenic CMOS) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies — G
[17] Quantum Machines, semiconductor spin-qubit control stack and named customers · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ — C
[18] GlobalFoundries, "GlobalFoundries Launches Quantum Technology Solutions" · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ — C
[19] Argonne National Laboratory, "Argonne Launches Silicon Quantum Processor Collaboration with Intel" · news release · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel — C
[20] Nature, "Underdog 'spin qubits' leap forward in race to a useful quantum computer" (correction 2026-08-04 to single-qubit error rates) · news feature · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/d41586-026-02357-z — P
[21] Silicon Quantum Computing, NRFC investment · company news · 2026-06 · https://sqc.com/news/nrfc-investment — C
Open verification items
HRL's ~80% calibration share of two-qubit error is self-reported, single-vendor and unreplicated as of 2026-09-04. SQC fidelity range conflict: the arXiv abstract of [5] states all fidelities 99.5–99.99% and Bell states beyond 99%, while the published Nature version gives 99.10–99.99% with Bell up to 99.5%, and the main report quotes a single 99.90% donor nuclear CZ — three different framings of the same experiment, and the 99.90% could not be isolated in the abstract. Financial terms of the IBM–HRL acquisition are undisclosed in both the announcement and the closing release. Diraq's total raised (">USD 100 M") comes from trade press, not a company release. No dated patent-family count specific to exchange gates was found.
Обменный гейт (спины; вкл. CZ между переносимыми спинами)
Гейзенберговский обмен, включаемый импульсом напряжения между соседними или перенесёнными спинами в затворно-определённых квантовых точках либо на донорах, — единственный механизм запутывания, которому не нужно ничего, кроме затворных электродов CMOS.
Вердикт. Лучший обменный CNOT — 9×10⁻⁴ (HRL, 18 кубитов), фабричные пары держатся на 99.0–99.6%, но ~80% двухкубитной ошибки приходится на калибровку, а не на физику, и ни одно устройство крупнее восьми кубитов не публикует точность (fidelity) по всем парам.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Импульс напряжения понижает туннельный барьер между двумя соседними спинами в квантовых точках или на донорах, включая гейзенберговский обмен J на заданное время и реализуя запутывающий гейт семейства SWAP; ничего не излучается, поэтому не нужны ни антенна, ни лазер, ни резонатор. Loss и DiVincenzo предложили на этой основе спиновые кубиты в 1998 г.; DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard и Whaley показали в 2000 г., что одного обмена достаточно для универсальности ценой ~3× большего числа кубитов и ~10× большего числа двухкубитных операций — на этом кодировании и строится HRL S[7]. Вариант с переносом (shuttling) перемещает один электрон конвейерным потенциалом в зону обмена с удалённым партнёром.
Координаты: полностью изготавливаемый носитель; детерминированное запутывание за ≈10⁻⁷ s (~100 ns), по умолчанию статическая связь ближайших соседей.
Управление напряжением в основной полосе, из комнатной температуры, но со сдвигом в криогенику; ошибки — когерентные, паулиевские, утечка (leakage); производство — CMOS.
Физика и пределы
J растёт экспоненциально по мере понижения барьера и перестраивается электрически от почти нуля до десятков MHz; время гейта идёт как 1/J — поэтому измеренные гейты попадают в 58–500 ns при обмене 10–90 MHz. Экспонента же и является уязвимостью: тот самый рычаг, который делает J большим, делает большим и δJ/J при шуме затворного напряжения и зарядовых ловушек, так что существует рабочая точка, а не максимум: поднимешь J — гейт расфазирует зарядовый шум, опустишь — расфазирует удлинившийся импульс. Отсюда и вывод HRL: примерно 80% двухкубитной ошибки — это внешнее управление и калибровка, а не декогеренция D[2]. Ниже лежат остаточная ванна ²⁹Si, зарядовый шум 1/f на границе с оксидом и малое долинное расщепление, из-за которого утечка становится ошибкой первого класса. Чтобы сдвинуть нижний предел, нужны обогащение по ²⁸Si, лучшие границы раздела и контроллер, не пропускающий шум 1/f на барьерные затворы.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучший обменный гейт: CNOT на чистом обмене у HRL — 9×10⁻⁴ в лучшем воспроизводимом случае, 3×10⁻³ в среднем по 18 кубитам, образованным из 54 точек, среднее по однокубитным 2×10⁻⁴; последовательность задаёт контроллер при 4 K на коммерческом 130 nm RF CMOS D[2]. На фабричном масштабе Diraq и imec сообщают о двухкубитных 99.04–99.56% и SPAM 99.9% на 300 mm SiMOS D[1]. Вариант с переносом добавляет проверку чётности веса четыре с 97.7% на цикл 1.2 µm «туда и обратно», причём движение и простой дают около четверти её ошибки D[4]. 11-кубитное донорное устройство SQC устроено иначе: ядерные спины, связанные сверхтонким взаимодействием с общим электроном, регистры соединены обменом D[5]. Ничто крупнее восьми кубитов не публикует точность по всем парам.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-09 | Двухкубитные 99.04–99.56%, фабрика 300 mm | Diraq с imec | D[1] |
| 2025-12 | 11 донорных кубитов, регистры соединены обменом | Silicon Quantum Computing | D[5] |
| 2026-05 | CZ между переносимыми спинами 98.86% за 58 ns | QuTech | D[3] |
| 2026-07 | CNOT на чистом обмене 9×10⁻⁴ в лучшем случае, 18 кубитов | HRL Laboratories | D[2] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Ему нужны только затворные электроды и импульсы напряжения, поэтому он едет на существующих линиях: Intel 300 mm EUV (>24,000 приборов на пластину, 96% выхода годных при настройке) D[8], imec 300 mm, GlobalFoundries 22FDX, STMicroelectronics FD-SOI. Значимы две концентрации: GlobalFoundries свела эту модальность в одно бизнес-подразделение под письмом о намерениях CHIPS на USD 375 M C[18], а стек управления Quantum Machines стоит под Diraq, HRL, imec, Equal1, Sandia и британским NQCC C[17]. Экспортная уязвимость прямая: правило BIS от 2024-09-06 ввело ECCN 3A901.a для CMOS-схем, спроектированных для работы при 4.5 K и ниже, — это проверка по замыслу конструкции, поэтому сам проектный файл cryo-CMOS-контроллера типа HRL уже подпадает под контроль G[16].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Двойная квантовая точка требует примерно 4–6 каналов основной полосы, поэтому при управлении из комнатной температуры разводка растёт быстрее числа кубитов; ответ HRL — 296 линий и 366 ЦАП внутри криостата при ≤3.5 W и без петли реального времени при комнатной температуре D[2]. Такт задаёт считывание, а не гейт: 1–100 µs против гейта в 58–500 ns. При 10³ кубитах разветвление из комнатной температуры непрактично без криогенной интеграции; при 10⁴–10⁶ кроссбар-схемы, сокращающие число проводов, сталкиваются с необходимостью калибровать каждую обменную пару отдельно — неразрешённый архитектурный конфликт этого механизма.
Роль в стеке
Он запутывает два семейства: спины в кремниевых и германиевых квантовых точках (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL под IBM, Quobly, Equal1) и донорные спины (SQC). Требует затворно-определённой точки или донора плюс управления в основной полосе и предоставляет слой запутывания, на котором оба семейства строят коды: у HRL это повторяющий код расстояния 5 с Λ(5/3) = 4.7 на 200 раундах, который детектирует только битовые перевороты и потому не является подпороговым результатом для полноценного кода, плюс постселектированный [[4,2,2]] с логической точностью 0.95 D[2]. Он конфликтует с кроссбар-адресацией, поскольку калибровка идёт попарно. Производный раунд — 8.5 µs на спинах в точках и 7.7 µs на донорах, ограничен считыванием, против обычно достигаемых ~100–300 µs: узкое место — не гейт. Соседний пустой слот: результат по всем парам на одном чипе крупнее восьми кубитов.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры HRL и 80-процентная доля калибровки сообщены самим разработчиком и не воспроизведены D[2]. 99.04–99.56% у Diraq и imec — это статистика по популяции фабричных приборов, а не результат по всем парам на одном чипе; восьмикубитное устройство imec подтверждает обмен на одной паре из четырёх D[6]. Обзорный материал Nature о спиновых кубитах от июля 2026 г. был исправлен 2026-08-04 с пересмотром однокубитных уровней ошибок, приписанных HRL и QuTech P[20]. Подпороговой логической памяти по состоянию на 2026-09-04 не существует ни на одной спиновой платформе.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Diraq | разработчик | Австралия | Двухкубитные гейты на фабрике 300 mm, 99.04–99.56% | D[1] |
| HRL Laboratories (IBM) | разработчик | США | 18 кубитов на чистом обмене, секвенирование при 4 K | D[2] |
| QuTech | исследования | Нидерланды | CZ между переносимыми спинами, проверки чётности подвижной анциллой | D[3] |
| Silicon Quantum Computing | разработчик | Австралия | Донорные регистры, соединённые электронным обменом | D[5] |
| Quantum Motion | разработчик | Великобритания | Полностековая система на 22FDX в британском NQCC | C[9] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Стек управления под большинством опубликованных спиновых результатов | C[17] |
Деньги.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · ≤USD 15 M каждому · Diraq, Quantum Motion, SQC из одиннадцати · присуждено G[14]
- 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · USD 160 M · DCVC, Kembara · закрыто C[9]
- 2026-05-21 · Diraq · письмо о намерениях CHIPS · до USD 38 M · Минторг США · LOI, а не присуждение G[15]
- 2026-08-26 · IBM · M&A, HRL Laboratories · условия не раскрыты · закрыто C[12]
Рынок и цепочка поставок. Ни лазеров, ни вакуума: оборудование — это линия CMOS плюс электроника основной полосы, поэтому цепочка поставок сводится к четырём фабричным линиям и одному поставщику средств управления — одновременно аргумент по стоимости и риск концентрации. «<USD 1 за кубит к 2031 г.» у Diraq — это цель, а не себестоимость R[13]. Продаются устройства уровня G1 и G2; покупка со стороны IBM — ставка на то, что механизм дотянет до G3 и G4.
ИС и стандарты. Основополагающие результаты — Loss–DiVincenzo 1998 г. и универсальность на одном обмене 2000 г. S[7] — опубликованы и не являются проприетарными, поэтому защитимая ИС лежит в геометрии приборов, криогенном кремнии управления и калибровочном ПО. Датированного подсчёта патентных семейств именно по этому гейту по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
Дорожные карты и послужной список. Diraq (обещано 2026-08-27 · 150 k физических, 1 k логических к 2029 г. · шестью неделями ранее та же компания говорила о «тысячах к 2029 г.») R[13] — непоследовательно. Intel (обещано 2026-01 · масштабирование Tunnel Falls до «сотен точек» · датированного продолжения нет) C[19] — не поддаётся оценке. IBM (обещано 2026-07-23 · закрытие сделки по HRL к концу Q3 2026 · закрыто 2026-08-26) C[11][12] — выполнено.
Стратегическое прочтение. Если обменные гейты дойдут до отказоустойчивой точности, выигрывают фабрики и тот, кому принадлежит криогенный контроллер, — кубит становится опцией техпроцесса, а не продуктом, — а проигрывают платформы, у которых база издержек это оптика и вакуум. Покупка со стороны IBM превращает HRL в спиновую программу гиперскейлера и заставляет Diraq, Quantum Motion и Quobly конкурировать балансом. Если калибровочная нагрузка сохранится, спины останутся диковинкой уровня G1/G2.
Открытая ниша: небольшая QCVV-группа могла бы измерить разделение двухкубитной ошибки на калибровочную и физическую части по разным фабричным линиям — 80% у HRL заявлены самой компанией — либо построить межлабораторный протокол для CZ между переносимыми спинами, где все опубликованные числа получены одной группой.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо в течение 12–24 месяцев: подтвердить/понизить, что фабричное устройство опубликует точность по всем парам крупнее восьми кубитов и что IBM поставит датированную спиновую веху в публичную дорожную карту. Лучший случай к 2029 г.: криогенно секвенируемый фабричный чип показывает подпороговую логическую память с полноценным кодом. Худший случай: однородность упирается в потолок за десятью кубитами, и дорожные карты остаются на два порядка впереди железа. Открыто: может ли калибровочная ошибка снижаться без импорта собственного бюджета ошибок контроллера; вытеснит ли CZ с переносом статический обмен; что IBM сделает с кремнием HRL.
Источники
[1] Diraq with imec, two-qubit gates on 300 mm SiMOS foundry devices · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 — D
[2] HRL Laboratories, digitally controlled silicon quantum processing unit (18 exchange-only qubits, 4 K controller) · arXiv:2604.16216, Nature 2026-07-29 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 — D
[3] QuTech / TU Delft, controlled-phase gate between shuttled spins · Nature 653 · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 — D
[4] QuTech / TU Delft, weight-four parity checks with a mobile ancilla · Nature 655 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3 — D
[5] Edlbauer, Wang, Huq et al. (Silicon Quantum Computing), "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575 / arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://arxiv.org/abs/2506.03567 — D
[6] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (imec), eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 — D
[7] DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard, Whaley, "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339 / arXiv:quant-ph/0005116 · 2000 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116 — S
[8] Intel, 300 mm spin-qubit wafer statistics · arXiv:2410.16583 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2410.16583 — D
[9] Quantum Motion, "Quantum Motion Raises $160 Million Series C" · press release · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/ — C
[10] The Quantum Insider, "Quobly Secures €115 Million Series A" · trade press · 2026-06-03 · https://thequantuminsider.com/2026/06/03/quobly-secures-e115-million-series-a-to-bring-silicon-based-quantum-computers-to-market/ — P
[11] IBM Newsroom, "IBM to Acquire HRL Laboratories to Power the Future of Quantum" · press release · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum — C
[12] IBM Newsroom, "IBM Completes Acquisition of HRL Laboratories" · press release · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum — C
[13] Diraq, "Diraq Sets Roadmap for Utility-Scale Quantum Computing" · press release · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip — R
[14] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B Selection" · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection — G
[15] US Department of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent to nine companies · news release · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion — G
[16] US Bureau of Industry and Security, "Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies" (ECCN 3A901.a, cryogenic CMOS) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies — G
[17] Quantum Machines, semiconductor spin-qubit control stack and named customers · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ — C
[18] GlobalFoundries, "GlobalFoundries Launches Quantum Technology Solutions" · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ — C
[19] Argonne National Laboratory, "Argonne Launches Silicon Quantum Processor Collaboration with Intel" · news release · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel — C
[20] Nature, "Underdog 'spin qubits' leap forward in race to a useful quantum computer" (correction 2026-08-04 to single-qubit error rates) · news feature · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/d41586-026-02357-z — P
[21] Silicon Quantum Computing, NRFC investment · company news · 2026-06 · https://sqc.com/news/nrfc-investment — C
Открытые пункты верификации
Доля калибровки в ~80% двухкубитной ошибки у HRL заявлена самой компанией, получена от единственного поставщика и по состоянию на 2026-09-04 не воспроизведена. Конфликт диапазонов точности у SQC: аннотация [5] на arXiv указывает все точности в пределах 99.5–99.99% и белловские состояния выше 99%, тогда как опубликованная в Nature версия даёт 99.10–99.99% при белловских до 99.5%, а основной отчёт приводит единственное значение 99.90% для донорного ядерного CZ — три разных подачи одного и того же эксперимента, причём 99.90% в аннотации выделить не удалось. Финансовые условия сделки IBM–HRL не раскрыты ни в анонсе, ни в сообщении о закрытии. Суммарно привлечённое Diraq («>USD 100 M») взято из отраслевой прессы, а не из релиза компании. Датированного подсчёта патентных семейств именно по обменным гейтам не найдено.
Mølmer–Sørensen / light-shift laser gate
Bichromatic-laser spin-dependent force that entangles trapped ions through a geometric phase on a shared motional mode, leaving no population in it.
Verdict. Still the entangling mechanism under every deployed laser-gate ion system, but gate time scales with chain length (1.6 µs on a pair, 672 µs median on 30 ions) and its floor is laser noise plus photon scattering — the two terms electronic gates delete.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two laser tones detuned symmetrically about a motional sideband drive a spin-dependent force; the pair traces a closed loop in the phase space of a shared vibrational mode and acquires a geometric phase set by the enclosed area, so the spins entangle and the motion returns to its start. The phase depends on loop area, not mode occupation, so a hot bus is tolerated — why this, not Cirac–Zoller, became the production mechanism. Mølmer and Sørensen proposed it in 1999–2000; the light-shift variant, one field detuned against the differential Stark shift, shares the error budget and dates the deployed line to about 2003.
Coordinates: natural trapped-ion carrier; deterministic entangling at ≈10⁻⁴·² s (≈63 µs) over a shared motional bus.
Optical control from room temperature; error coherent, leakage, Pauli; manufacturing is optical assembly.
Physics & limits
Gate duration follows the detuning δ from the addressed sideband — one closed loop takes 2π/δ — and δ cannot be opened freely, because the beat note must stay clear of every spectator mode. In an N-ion chain the axial spectrum crowds, δ shrinks and the pulse lengthens: 1.6 µs on a pair D[3] against a 672 µs median on one 30-ion chain D[2], roughly 400× for 15× the ions. Two floors remain. Off-resonant Raman scattering is incoherent, no pulse shape cancels it, and it falls only as the Raman detuning is pushed past the fine-structure splitting. Laser noise and motional heating supply the rest: a 2026 perturbative model weights noise spectral density by a position-dependent sensitivity function and finds distant pairs ~10× more sensitive at ~25 kHz than neighbours, while ~1 kHz noise costs percent-level infidelity independently of position S[6]. The residue is coherent and leakage-like, not depolarising, so averaged benchmarks understate what a code sees.
Engineering state of the art
Best demonstrated: 99.8% at 1.6 µs on a ⁴³Ca⁺ pair, entanglement still generated at 480 ns — under one motional oscillation period (Oxford, 2018) D[3], still the fastest published laser gate. At scale, Helios logs 7.9×10⁻⁴ error in ≈70 µs across 98 Ba⁺ in eight zones D[1]; IonQ's single 30-ion chain, benchmarked over all 435 pairs, gives 550–883 µs, median 672 µs D[2].
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2018 | 99.8% at 1.6 µs; entanglement at 480 ns | Oxford (Schäfer et al.) | D[3] |
| 2023-08 | 550–883 µs, median 672 µs, 30-ion chain | IonQ Forte | D[2] |
| 2025-11 | 7.9×10⁻⁴ error in ≈70 µs, 98 ions | Quantinuum Helios | D[1] |
| 2026-05 | Quantum volume 32,768, gate undisclosed | Alpine Quantum Technologies | C[7] |
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing here is fabricated into the trap: the gate is delivered by stabilised lasers, acousto- and electro-optic modulators and beam optics, covered as its own node. Helios needs at least seven wavelengths against 1,228 trap electrodes D[1] — the optical half is the larger bill of materials. Traps by contrast are merchant goods (Infineon, Villach); Honeywell makes Quantinuum's in-house C[20]. Export exposure is at system level — the 2024-09-06 BIS rule created ECCN 4A906 for quantum computers above qubit-count and error-rate thresholds, but no ECCN names ion traps or beam optics G[19].
Control, readout & I/O burden
The two global tones do not scale with ion count; individual addressing does, at ~one modulator channel and beam path per ion. The pulse is the cheap part of the cycle: a full-width Helios layer runs ≈55 ms once sorting, transport and re-cooling are counted — three orders above the 70 µs gate — transport alone was ~60% of runtime on H2 D[1]. At 10³ ions, power and crosstalk trade addressing quality against zone count; at 10⁴–10⁶, gate time growing with chain length makes any single-bus design trade throughput for connectivity, which is why every roadmap subdivides the trap.
Role in the stack
Entangling mechanism for the laser-gate QCCD path (Quantinuum, Alpine Quantum Technologies) and the historical one for lines migrating to electronic control (IonQ with Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). It requires a trapped-ion carrier and a laser subsystem delivering phase-stable bichromatic beams to a chosen pair, and provides the entangling layer zoned architectures assume. Its substitute is the near-field electronic gate at 8.4×10⁻⁵ D[5]; switching writes off the optics stack but deletes photon scattering and laser noise. It conflicts with any single-bus design. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 9.7 ms, transport 9.0 ms of it, against a measured ~55 ms full-width layer D[1]. No neighbouring empty slot is flagged.
Verification (QCVV)
Headline numbers are benchmarking averages over a zone or chain; no vendor publishes pair-resolved error against chain position, and the ~10× neighbour-versus-distant gap remains theory S[6]. Quantum-volume claims need the same care: AQT's 32,768 is 2¹⁵ against 2²⁵ published for Quantinuum's 56-qubit H2 C[18] — a record inside the rack-mounted class, not at the frontier. Neither 7.9×10⁻⁴ nor 8.4×10⁻⁵ has an independent replication as of 2026-09-04.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US-UK | Helios: 98 ions, eight zones | D[1] |
| IonQ | developer | US | Forte's 30-ion chain, 550–883 µs | D[2] |
| Oxford Ionics (IonQ) | developer | UK | Laser-free electronic gate, the substitute | D[5] |
| Alpine Quantum Technologies | developer | Austria | Rack-mounted LYNX, noise-desensitised variant | C[7] |
| Leibniz Supercomputing Centre | user | Germany | 20-qubit AQT system, the only public price | C[8] |
| DARPA | regulator | US | QBI Stage B funds both large roadmaps | G |
Money.
- 2023-12-05 · Alpine Quantum Technologies · sale to Leibniz Supercomputing Centre · ≈EUR 9.8 M, 20 qubits · closed C[8]
- 2025-09-04 · Quantinuum · equity · USD 600 M at USD 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED · closed C[10]
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · USD 1.075 B · closed C[12]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · USD 1.68 B gross, Nasdaq QNT · closed C[9]
Market & supply chain. Optics are integrated in-house at Quantinuum and IonQ, so no outside vendor holds pricing power; the ion stack's one merchant chokepoint is trap fabrication, which this gate does not use. Q-CTRL sells pulse-optimisation tooling C[21]. Unit economics: EUR 9.8 M for a turnkey 20-qubit rack ≈ EUR 0.5 M per qubit C[8], the only publicly quotable trapped-ion price as of 2026-09-04. Q2-2026 revenue: USD 8.0 M at Quantinuum, USD 80.1 M at IonQ C[9][11]. G2 and G3 pay for it; the ≈55 ms layer routes G4 elsewhere.
IP & standards. PatSnap's 2026 landscape lists 9+ IonQ families filed across JP/EP/IL in 2025–2026, including "universal gate pulse for two-qubit gates" (JP, 2025), and two pending Quantum Art filings (IL, KR) on ion-array reconfiguration P[14] — not cross-checked elsewhere. No standards body covers this gate.
Roadmaps & track record. Quantinuum (promised 2024-09-10 · Helios 2025, Sol 2027, Apollo 2029 · Helios on schedule 2025-11-05) R[16] — the only met dated promise here. IonQ (promised 2025-06-13 · 256 qubits at 99.99% in 2026 · slipped to H1 2027); its 2020 roadmap missed 4,000 qubits by 2026 by ~40× R[17] — dates are directional. AQT (promised 2026-05-05 · LYNX units Q4 2026 · unscored) C[7].
Strategic reading. If laser gates hold, the vertically integrated optics teams win and no one buys an ion computer as components. If electronic gates win, IonQ with Oxford Ionics takes the cost curve and AQT and Quantum Art lose their optical differentiation. Exposure is asymmetric: Quantinuum, listed since June 2026, is the largest laser-gate incumbent, with Sol and Apollo still laser-driven — a laser-free gate at product scale is its biggest technical risk.
Open niche: the position-dependent noise sensitivity that decides whether averaged fidelities survive at scale is theory only; a small QCVV house could measure it — pair-resolved benchmarking against chain position under injected laser-noise spectra — and publish the first cross-vendor comparison of it.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: confirm/demote that Sol ships in 2027 with laser gates; that a vendor publishes pair-resolved error against chain position; that AQT discloses LYNX gate time and fidelity at the Q4-2026 rollout. Best case by 2029: pulse engineering and zone subdivision hold laser gates at ≈10⁻⁴ with transport still the clock. Worst case: electronic gates reach product scale first and this becomes legacy. Open: does the AQT variant generalise beyond quantum-volume circuits; can scattering-limited error go below 10⁻⁴ at usable power; which binds first at 10⁴ ions, power or transport.
Sources
[1] Quantinuum, "Helios" 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 — D
[2] Chen, Nielsen, Ebert, Inlek, Wright, Chaplin, Maksymov, Páez, Poudel, Maunz, Gamble (IonQ), "Benchmarking a trapped-ion quantum computer with 30 qubits" · arXiv:2308.05071 · 2023-08-09, rev. 2024-11-02 · https://arxiv.org/abs/2308.05071 — D
[3] Schäfer, Ballance, Thirumalai, Stephenson, Ballance, Steane, Lucas (Oxford), "Fast quantum logic gates with trapped-ion qubits" · Nature 555 / arXiv:1709.06952 · 2018 · https://arxiv.org/abs/1709.06952 — D
[4] IonQ, "Forte" quantum systems page · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.ionq.com/quantum-systems/forte — C
[5] IonQ / Oxford Ionics, laser-free electronic two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 — D
[6] Donchenko, Anikin, Lakhmanskaya, Lakhmanskiy (Russian Quantum Center / MEPhI), "Mølmer-Sørensen gates in trapped-ions chains in the presence of correlated noise" · arXiv:2606.23951, perturbative theory · 2026-06-22 · https://arxiv.org/abs/2606.23951 — S
[7] Alpine Quantum Technologies, "LYNX Sets a Quantum Volume Record" · company newsroom · 2026-05-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ — C
[8] Alpine Quantum Technologies, "AQT lands million-euro contract" — 20-qubit system for the Leibniz Supercomputing Centre, ≈EUR 9.8 M · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ — C
[9] Quantinuum, "Quantinuum Announces Pricing of Upsized Initial Public Offering" (with Q2-2026 results) · press release · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering — C
[10] Honeywell, "Honeywell Announces 600 Million Capital Raise for Quantinuum at 10B Pre-Money Equity Valuation" · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale — C
[11] IonQ, "IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues" · press release · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy — C
[12] IonQ, "IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics" · press release · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum — C
[13] Quantum Computing Report, "Quantum Art Extends Series A to $140M to Scale Trapped-Ion Architecture" · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ — P
[14] PatSnap Eureka, "Trapped Ion Quantum Computing 2026" · patent-database landscape · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ — P
[15] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B Selection" · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection — G
[16] Quantinuum, "Quantinuum Unveils Accelerated Roadmap to Achieve Universal Fault-Tolerant Quantum Computing by 2030" · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 — R
[17] IonQ, "IonQ's Accelerated Roadmap: Turning Quantum Ambition Into Reality" · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality — R
[18] Quantinuum, "Quantum Volume" glossary entry — H2, 56 qubits, QV 2²⁵ · company reference page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume — C
[19] US Bureau of Industry and Security, "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and — G
[20] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform, Villach, 6–12-inch traps · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions — C
[21] Q-CTRL, "Learn to Optimize Mølmer–Sørensen Gates for Trapped Ions" · Boulder Opal documentation · accessed 2026-09-04 · https://docs.q-ctrl.com/boulder-opal/toolkit/apply/trapped-ion-quantum-computing/learn-to-optimize-molmer-sorensen-gates-for-trapped-ions — C
Open verification items
The 480 ns entangling result in [3] is quoted without a fidelity in the abstract; only the 1.6 µs / 99.8% pair is a complete figure of merit. AQT's LYNX gate time and fidelity behind quantum volume 32,768 are undisclosed, so the noise-desensitisation claim cannot be checked against a physical number. No independent, non-vendor replication of Helios's 7.9×10⁻⁴ or of the IonQ/Oxford Ionics 8.4×10⁻⁵ was found as of 2026-09-04. The ~10× position-dependent sensitivity gap [6] is perturbative theory, not measurement. PatSnap's family counts were not cross-checked against a second patent database. The 550–883 µs range comes from the full text of [2]; the abstract confirms only the single 30-ion chain and the 435-pair benchmark.
Гейт Мёльмера–Сёренсена / лазерный гейт на световом сдвиге
Спин-зависимая сила бихроматического лазера, запутывающая захваченные ионы через геометрическую фазу на общей колебательной моде и не оставляющая в ней населённости.
Вердикт. По-прежнему механизм запутывания, лежащий в основе каждой развёрнутой ионной системы с лазерными гейтами, но время гейта растёт с длиной цепочки (1.6 µs на паре, медиана 672 µs на 30 ионах), а его нижний предел задают лазерный шум и рассеяние фотонов — два члена, которые электронные гейты убирают.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Два лазерных тона, симметрично отстроенные относительно колебательной боковой полосы, создают спин-зависимую силу; пара ионов описывает замкнутый контур в фазовом пространстве общей колебательной моды и набирает геометрическую фазу, заданную охваченной площадью, так что спины запутываются, а движение возвращается в исходную точку. Фаза зависит от площади контура, а не от заселённости моды, поэтому горячая шина допустима — именно поэтому производственным механизмом стал он, а не схема Цирака–Цоллера. Мёльмер и Сёренсен предложили его в 1999–2000 гг.; вариант на световом сдвиге, в котором одно поле отстроено относительно дифференциального штарковского сдвига, имеет тот же бюджет ошибок и датирует развёрнутую линию примерно 2003 годом.
Координаты: естественный носитель — захваченный ион; детерминированное запутывание за ≈10⁻⁴·² s (≈63 µs) через общую колебательную шину.
Оптическое управление из комнатной температуры; ошибки — когерентные, утечка (leakage), паулиевские; производство — оптическая сборка.
Физика и пределы
Длительность гейта определяется отстройкой δ от адресуемой боковой полосы — один замкнутый контур занимает 2π/δ — и δ нельзя увеличивать свободно, поскольку биения должны оставаться в стороне от каждой посторонней (spectator) моды. В цепочке из N ионов аксиальный спектр уплотняется, δ уменьшается, а импульс удлиняется: 1.6 µs на паре D[3] против медианы 672 µs на одной цепочке из 30 ионов D[2] — примерно в 400× при росте числа ионов в 15×. Остаются два нижних предела. Нерезонансное рамановское рассеяние некогерентно, никакая форма импульса его не компенсирует, и оно падает лишь по мере отодвигания рамановской отстройки за тонкоструктурное расщепление. Остальное дают лазерный шум и нагрев движения: пертурбативная модель 2026 года взвешивает спектральную плотность шума зависящей от положения функцией чувствительности и обнаруживает, что удалённые пары на ~25 kHz примерно в 10× чувствительнее соседних, тогда как шум на ~1 kHz стоит потери точности (fidelity) процентного уровня независимо от положения S[6]. Остаток когерентен и похож на утечку (leakage), а не на деполяризацию, поэтому усреднённые бенчмарки занижают то, что видит код.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшая демонстрация: 99.8% за 1.6 µs на паре ⁴³Ca⁺, причём запутывание возникает уже за 480 ns — меньше одного периода колебаний движения (Oxford, 2018) D[3]; это по-прежнему самый быстрый опубликованный лазерный гейт. В масштабе Helios фиксирует ошибку 7.9×10⁻⁴ за ≈70 µs на 98 ионах Ba⁺ в восьми зонах D[1]; одна 30-ионная цепочка IonQ, протестированная по всем 435 парам, даёт 550–883 µs при медиане 672 µs D[2].
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2018 | 99.8% за 1.6 µs; запутывание за 480 ns | Oxford (Schäfer и др.) | D[3] |
| 2023-08 | 550–883 µs, медиана 672 µs, цепочка из 30 ионов | IonQ Forte | D[2] |
| 2025-11 | ошибка 7.9×10⁻⁴ за ≈70 µs, 98 ионов | Quantinuum Helios | D[1] |
| 2026-05 | квантовый объём 32,768, гейт не раскрыт | Alpine Quantum Technologies | C[7] |
Производство, материалы и цепочка поставок
В саму ловушку здесь ничего не изготавливается: гейт обеспечивают стабилизированные лазеры, акусто- и электрооптические модуляторы и лучевая оптика, вынесенные в отдельный узел. Helios требует не менее семи длин волн против 1,228 электродов ловушки D[1] — оптическая половина даёт бо́льшую спецификацию материалов. Ловушки, напротив, — товарная продукция (Infineon, Villach); для Quantinuum их делает собственными силами Honeywell C[20]. Экспортная уязвимость возникает на уровне системы: правило BIS от 2024-09-06 ввело ECCN 4A906 для квантовых компьютеров выше порогов по числу кубитов и уровню ошибок, но ни один ECCN не называет ионные ловушки или лучевую оптику G[19].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Два глобальных тона не масштабируются с числом ионов; индивидуальная адресация масштабируется — примерно по одному каналу модулятора и одному лучевому тракту на ион. Импульс — дешёвая часть цикла: полноширинный слой Helios занимает ≈55 ms, если учесть сортировку, транспорт и повторное охлаждение, — на три порядка больше гейта в 70 µs; один только транспорт давал ~60% времени выполнения на H2 D[1]. При 10³ ионах мощность и перекрёстные наводки разменивают качество адресации на число зон; при 10⁴–10⁶ рост времени гейта с длиной цепочки заставляет любую конструкцию с единственной шиной менять пропускную способность на связность — поэтому каждая дорожная карта дробит ловушку.
Роль в стеке
Механизм запутывания для пути платформы QCCD с лазерными гейтами (Quantinuum, Alpine Quantum Technologies) и исторический механизм для линий, переходящих на электронное управление (IonQ с Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). Требует носителя в виде захваченного иона и лазерной подсистемы, доставляющей фазово-стабильные бихроматические пучки к выбранной паре, и предоставляет слой запутывания, который предполагают зонированные архитектуры. Его замена — ближнепольный электронный гейт с 8.4×10⁻⁵ D[5]; переход списывает оптический стек, но убирает рассеяние фотонов и лазерный шум. Он конфликтует с любой конструкцией с единственной шиной. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 9.7 ms, из них 9.0 ms — транспорт, против измеренного слоя полной ширины ~55 ms D[1]. Соседних пустых слотов не отмечено.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры — усреднения бенчмаркинга по зоне или цепочке; ни один поставщик не публикует ошибку с разрешением по парам в зависимости от положения в цепочке, а разрыв ~10× между соседними и удалёнными парами остаётся теорией S[6]. Заявления о квантовом объёме требуют такой же осторожности: 32,768 у AQT — это 2¹⁵ против 2²⁵, опубликованных для 56-кубитной H2 у Quantinuum C[18], — рекорд внутри класса стоечных систем, а не на переднем крае. Ни 7.9×10⁻⁴, ни 8.4×10⁻⁵ не имеют независимого воспроизведения по состоянию на 2026-09-04.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США–Великобритания | Helios: 98 ионов, восемь зон | D[1] |
| IonQ | разработчик | США | 30-ионная цепочка Forte, 550–883 µs | D[2] |
| Oxford Ionics (IonQ) | разработчик | Великобритания | Безлазерный электронный гейт — замена | D[5] |
| Alpine Quantum Technologies | разработчик | Австрия | Стоечный LYNX, вариант со сниженной чувствительностью к шуму | C[7] |
| Leibniz Supercomputing Centre | пользователь | Германия | 20-кубитная система AQT, единственная публичная цена | C[8] |
| DARPA | регулятор | США | QBI Stage B финансирует обе крупные дорожные карты | G |
Деньги.
- 2023-12-05 · Alpine Quantum Technologies · продажа Leibniz Supercomputing Centre · ≈EUR 9.8 M, 20 кубитов · закрыто C[8]
- 2025-09-04 · Quantinuum · долевое финансирование · USD 600 M при оценке USD 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED · закрыто C[10]
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · USD 1.075 B · закрыто C[12]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · USD 1.68 B брутто, Nasdaq QNT · закрыто C[9]
Рынок и цепочка поставок. Оптика интегрирована собственными силами в Quantinuum и IonQ, поэтому ценовой властью не обладает ни один внешний поставщик; единственное товарное «бутылочное горлышко» ионного стека — изготовление ловушек, которое этот гейт не задействует. Q-CTRL продаёт инструментарий оптимизации импульсов C[21]. Удельная экономика: EUR 9.8 M за готовую 20-кубитную стойку ≈ EUR 0.5 M на кубит C[8] — единственная публично цитируемая цена ионной системы по состоянию на 2026-09-04. Выручка за Q2-2026: USD 8.0 M у Quantinuum, USD 80.1 M у IonQ C[9][11]. За это платят G2 и G3; слой в ≈55 ms уводит G4 в другое место.
ИС и стандарты. Патентный ландшафт PatSnap за 2026 год перечисляет 9+ семейств IonQ, поданных в JP/EP/IL в 2025–2026 гг., включая «universal gate pulse for two-qubit gates» (JP, 2025), и две находящиеся на рассмотрении заявки Quantum Art (IL, KR) на реконфигурацию ионных массивов P[14] — перекрёстно не проверено. Ни один орган стандартизации этот гейт не покрывает.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum (обещано 2024-09-10 · Helios 2025, Sol 2027, Apollo 2029 · Helios в срок 2025-11-05) R[16] — единственное выполненное датированное обещание здесь. IonQ (обещано 2025-06-13 · 256 кубитов с точностью 99.99% в 2026 г. · сдвинуто на H1 2027); его дорожная карта 2020 года промахнулась по 4,000 кубитов к 2026 году в ~40× R[17] — даты носят ориентировочный характер. AQT (обещано 2026-05-05 · блоки LYNX в Q4 2026 · без оценки) C[7].
Стратегическое прочтение. Если лазерные гейты удержатся, выигрывают вертикально интегрированные оптические команды и ионный компьютер никто не покупает по частям. Если побеждают электронные гейты, IonQ вместе с Oxford Ionics забирает кривую издержек, а AQT и Quantum Art теряют своё оптическое отличие. Риск распределён асимметрично: Quantinuum, торгуемый на бирже с июня 2026 г., — крупнейший действующий игрок на лазерных гейтах, причём Sol и Apollo по-прежнему лазерные; безлазерный гейт на продуктовом масштабе — его главный технический риск.
Открытая ниша: зависящая от положения чувствительность к шуму, которая решает, выживают ли усреднённые точности при масштабировании, существует только в теории; небольшая QCVV-группа могла бы её измерить — бенчмаркинг с разрешением по парам в зависимости от положения в цепочке при инжектируемых спектрах лазерного шума — и опубликовать первое межвендорное сравнение по этому параметру.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо в течение 12–24 месяцев: подтвердить/понизить, что Sol выйдет в 2027 г. с лазерными гейтами; что какой-либо поставщик опубликует ошибку с разрешением по парам в зависимости от положения в цепочке; что AQT раскроет время гейта и точность LYNX при выпуске в Q4-2026. Лучший случай к 2029 г.: инженерия импульсов и дробление на зоны удерживают лазерные гейты на ≈10⁻⁴, а тактом остаётся транспорт. Худший случай: электронные гейты первыми достигают продуктового масштаба, и этот механизм становится наследием. Открыто: обобщается ли вариант AQT за пределы схем для квантового объёма; может ли ограниченная рассеянием ошибка уйти ниже 10⁻⁴ при пригодной мощности; что упрётся первым при 10⁴ ионах — мощность или транспорт.
Источники
[1] Quantinuum, "Helios" 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 — D
[2] Chen, Nielsen, Ebert, Inlek, Wright, Chaplin, Maksymov, Páez, Poudel, Maunz, Gamble (IonQ), "Benchmarking a trapped-ion quantum computer with 30 qubits" · arXiv:2308.05071 · 2023-08-09, rev. 2024-11-02 · https://arxiv.org/abs/2308.05071 — D
[3] Schäfer, Ballance, Thirumalai, Stephenson, Ballance, Steane, Lucas (Oxford), "Fast quantum logic gates with trapped-ion qubits" · Nature 555 / arXiv:1709.06952 · 2018 · https://arxiv.org/abs/1709.06952 — D
[4] IonQ, "Forte" quantum systems page · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.ionq.com/quantum-systems/forte — C
[5] IonQ / Oxford Ionics, laser-free electronic two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 — D
[6] Donchenko, Anikin, Lakhmanskaya, Lakhmanskiy (Russian Quantum Center / MEPhI), "Mølmer-Sørensen gates in trapped-ions chains in the presence of correlated noise" · arXiv:2606.23951, perturbative theory · 2026-06-22 · https://arxiv.org/abs/2606.23951 — S
[7] Alpine Quantum Technologies, "LYNX Sets a Quantum Volume Record" · company newsroom · 2026-05-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ — C
[8] Alpine Quantum Technologies, "AQT lands million-euro contract" — 20-qubit system for the Leibniz Supercomputing Centre, ≈EUR 9.8 M · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ — C
[9] Quantinuum, "Quantinuum Announces Pricing of Upsized Initial Public Offering" (with Q2-2026 results) · press release · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering — C
[10] Honeywell, "Honeywell Announces 600 Million Capital Raise for Quantinuum at 10B Pre-Money Equity Valuation" · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale — C
[11] IonQ, "IonQ Announces Record Second Quarter 2026 Revenues" · press release · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy — C
[12] IonQ, "IonQ Completes Acquisition of Oxford Ionics" · press release · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum — C
[13] Quantum Computing Report, "Quantum Art Extends Series A to $140M to Scale Trapped-Ion Architecture" · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ — P
[14] PatSnap Eureka, "Trapped Ion Quantum Computing 2026" · patent-database landscape · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ — P
[15] DARPA, "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B Selection" · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection — G
[16] Quantinuum, "Quantinuum Unveils Accelerated Roadmap to Achieve Universal Fault-Tolerant Quantum Computing by 2030" · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 — R
[17] IonQ, "IonQ's Accelerated Roadmap: Turning Quantum Ambition Into Reality" · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality — R
[18] Quantinuum, "Quantum Volume" glossary entry — H2, 56 qubits, QV 2²⁵ · company reference page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume — C
[19] US Bureau of Industry and Security, "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and — G
[20] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform, Villach, 6–12-inch traps · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions — C
[21] Q-CTRL, "Learn to Optimize Mølmer–Sørensen Gates for Trapped Ions" · Boulder Opal documentation · accessed 2026-09-04 · https://docs.q-ctrl.com/boulder-opal/toolkit/apply/trapped-ion-quantum-computing/learn-to-optimize-molmer-sorensen-gates-for-trapped-ions — C
Открытые пункты верификации
Результат запутывания за 480 ns в [3] приводится в аннотации без точности; полной фигурой качества является только пара 1.6 µs / 99.8%. Время гейта и точность LYNX у AQT, стоящие за квантовым объёмом 32,768, не раскрыты, поэтому заявление о снижении чувствительности к шуму нельзя проверить по физическому числу. Независимого, невендорского воспроизведения 7.9×10⁻⁴ у Helios или 8.4×10⁻⁵ у IonQ/Oxford Ionics по состоянию на 2026-09-04 не найдено. Разрыв чувствительности ~10× в зависимости от положения [6] — пертурбативная теория, а не измерение. Подсчёты числа семейств у PatSnap не были перекрёстно проверены по второй патентной базе. Диапазон 550–883 µs взят из полного текста [2]; аннотация подтверждает только одну 30-ионную цепочку и бенчмарк по 435 парам.
Ancilla-mediated bosonic gates (cat CX, dual-rail CZ, beam-splitter)
Driven SQUID/SNAIL couplers and transmon ancillas mediate beam-splitter and entangling gates between superconducting bosonic cavity modes, for cat, GKP and dual-rail encodings.
Verdict. Dual-rail cavity CZ reaches 0.029% post-selected Pauli error at 500 ns with ~80% of gate error heralded as erasure; no bias-preserving cat-cat entangling gate exists as of 4 Sep 2026.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two bosonic cavity modes are never coupled directly. A nonlinear element between them — a driven DC-SQUID or SNAIL coupler, or a dispersively coupled transmon ancilla — is pumped at the mode-frequency difference, turning pump photons into a bilinear exchange (beam-splitter) or a conditional phase. Yale set the pattern in 2018 with an RF-driven 50:50 beam-splitter between two microwave memories D[5]; gate fidelities follow from 2023 D[4].
- b/e: entangling time ≈500 ns (10⁻⁶·³ s), deterministic; microwave drives from room-temperature electronics.
- d/g: modes linked through a shared coupler acting as a bus; 3D-machined cavity hardware, not planar chips.
Physics & limits
The parametric beam-splitter rate reaches a few MHz, hence ~100 ns swaps D[4]; a conditional phase accumulates through a dispersive shift χ/2π ≈ 0.1–1 MHz, hence ~500 ns entangling gates D[1]. The floor is the ancilla, not the cavity: at ancilla T₁ ≈ 50–100 µs against a 0.5-µs gate, ancilla error is ~10⁻² unless it is kept virtual or relabelled. Relabelling is the point: dual-rail does not lower total gate error but moves ~80% of it into heralded erasure (0.400(4)% control, 0.096(4)% target), leaving 0.029(6)% unheralded Pauli error and bit-flips at 2.8(4)×10⁻⁶ D[1]; located erasures buy ~5× more tolerable Pauli error at code level than depolarising noise P[16]. Failure modes: ancilla decay mid-gate (an erasure in dual-rail, a phase error elsewhere), ancilla dephasing, higher-Fock leakage no check sees, and for cats any gate term failing to commute with the two-photon dissipation. Moving the floor needs higher-coherence ancillas, virtual-ancilla or dissipative coupling, or a bias-preserving cat Hamiltonian — still theory P[6].
Engineering state of the art
Best demonstrated: dual-rail cavity CZ, ~500 ns, erasure ≈0.5%/gate, post-selected Pauli 0.029(6)%, SPAM ≈0.02% D[1]G. D-Wave markets it as "approximately 99.9%" C[8], neither the raw nor the post-selected value. Typical at scale lags: AWS's transmon check runs 384 ns, erasure 2.54(1)×10⁻²/check, residual 6.0(2)×10⁻⁴, bias 42(1) D[2]. No cat–cat CNOT exists on hardware P[6]. Dominant error term: unheralded Pauli error surviving post-selection, plus the check's false negatives.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2018-02 | RF-driven 50:50 beam-splitter between two cavity memories | Yale | D[5] |
| 2023-03 | Cavity swap >99.98%, ~100 ns, DC-SQUID coupler | Yale | D[4] |
| 2026-04 | Erasure check 384 ns, residual 6.0(2)×10⁻⁴, bias 42(1) | AWS | D[2] |
| 2026-08 | Dual-rail cavity CZ ~500 ns, post-selected Pauli 0.029(6)% | Quantum Circuits | D[1] |
Manufacturing, materials & supply chain
Ancilla and coupler are aluminium- or tantalum-junction circuits on silicon or sapphire; the modes are machined high-purity aluminium 3D cavities, etched to 10⁷–10⁸ Q. No merchant supplier exists — Yale, AWS, Alice & Bob and D-Wave/Quantum Circuits each machine their own — so surface treatment is lab craft, not a qualified process. Below that, the generic superconducting chain: Bluefors, which absorbed pulse-tube maker Cryomech in 2023, and Oxford Instruments G. Export exposure is the 2024 BIS rule: ECCN 4A906 (≥34-qubit machines), 3A904 (refrigerators ≥600 µW at 0.1 K), 3A901 (cryogenic amplifiers) G[18]. No per-cavity cost or yield is public.
Control, readout & I/O burden
Each cell needs a cavity drive, an ancilla drive and a dispersive ancilla readout, so lines run ahead of mode count. Erasure conversion adds latency: AWS resolves a check in 384 ns D[2], the cavity gate in ≈0.4–1 µs D[1]. That fits an FPGA-local loop but nothing off-chassis: NVQLink's 3.84 µs round trip suits syndrome processing, not heralding CG. The wall is geometric before electrical: a machined cavity is a cubic-centimetre object, so 10³ modes is a fridge-volume problem and 10⁶ needs planar or transmon variants.
Role in the stack
The shared entangling primitive of two competing superconducting paths, cat/GKP encoding and dual-rail erasure encoding. It requires a cavity mode plus an ancilla and replaces ancilla-free cat-CNOT schemes: hardware bought for erasure-convertibility or bias, a trade only dual-rail has cashed. Not a hub; it reaches the superconducting branch only. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 1.44 µs, whose largest term is two 500 ns gate layers. Empty neighbouring slots: a bias-preserving cat entangling gate, a merchant high-Q cavity process.
Verification (QCVV)
Headline figures come from randomised benchmarking on the composite two-mode system with post-selection on ancilla readout; the erasure fraction comes from that same readout, so false negatives fold into the "residual Pauli" bucket. A transmon-qutrit erasure design reports false positives ~2%, false negatives 6–8% P[19] — the order of what may be misattributed here. Theory keeps the surface-code threshold at least twice the Pauli value under imperfect checks, but only when the check is short against the cycle D[17]. Conflict: 0.029(6)% vs the 0.12% bound at depth D[1] vs "≈99.9%" C[8]; I trust the decomposition. SUSTech replicates the architecture, not the fidelity D[3]. Discard rates go unreported.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. | developer | USA | Built the 500-ns dual-rail CZ; ships 8-qubit Seeker | D[1] |
| D-Wave Quantum | developer | USA | Owner since Jan 2026; funds and markets it | C[9] |
| Yale University | research | USA | Originated ancilla-mediated cavity gates | D[5] |
| AWS | developer | USA | Transmon erasure checks; Ocelot; CNOT theory | D[2] |
| Alice & Bob | developer | France | Cat gates; 18-cat Helium, no logical data | C[11] |
| Nord Quantique | developer | Canada | GKP bosonic gates; QBI Stage B | C[12] |
Money.
| Date | Actor | Event | Amount | Programme / lead | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-01-28 | Alice & Bob | Series B (extension 2026-05-22, undisclosed) | €100M | AVP, Bpifrance | closed CG |
| 2025-11-04 | US DOE | centre renewal naming dual-rail | $125M | C2QA/NQISRC | awarded G[14] |
| 2025-11-06 | DARPA | Stage B, 11 teams, Alice & Bob cut | ≤$15M | QBI | official G[13] |
| 2026-01-20 | D-Wave | M&A: Quantum Circuits | $550M | — | closed C[9] |
| 2026-05-18 | Nord Quantique | equity at 1.4B valuation | 30M | — | closed C[12] |
| 2026-08-06 | D-Wave | H1-2026 revenue | $5.9M (−67% YoY) | — | reported C[10] |
Market & supply chain. Nobody sells into this mechanism: it rides the refrigerator and junction chains common to all superconducting qubits, plus one unshared step, 3D cavity machining, which is the single point of failure. Helium's ~40 kW is the family's only public power figure C[11]. It pays for G2 and is a credible G3 candidate via dual-rail, not G4: the cat resource case rests on a phase-flip rate two orders below measurement, and D-Wave's Λ = 27 is a simulation of its own error model SG.
IP & standards. Amazon Technologies holds US 11,748,652 B1 (heralding of amplitude-damping decay, granted 2023-09-05), reading directly on heralded-decay dual-rail embodiments G[15] — awkward for rivals, since AWS alone needs no licence. No Yale or Quantum Circuits family surfaced in a dual-rail patent search G. No litigation, no standards body.
Roadmaps & track record. D-Wave/Quantum Circuits (2026-06, for 2032: 100 logical at Λ = 10, via 17 qubits in 2026) — gate published, no system delivered as of 4 Sep 2026 PG; best physics, unproven as product. Alice & Bob (2023, for 2030: 2,000 cats, 100 logical, 10⁻⁶) — Helium shipped without logical data, no Stage B slot; unverified. Nord Quantique (2024, for 2029: 100+ logical at 1:1) — capitalised, unproven. AWS — Ocelot delivered, cat–cat CNOT still theory; claims have not outrun measurements.
Strategic reading. If erasure conversion scales the winners own large superconducting fabs, not bosonic specialities: the mechanism is portable, and IBM, Google or Rigetti could bolt an ancilla check onto existing transmons without 3D cavities P[19]. That is the substitution threat to D-Wave's $550M purchase, which concentrates Yale-lineage IP but buys no fab moat. Losers if it fails: the cat roadmaps, whose economics rest on a 100× resource reduction the measured phase-flip rate does not support.
Open niche: A small QCVV house could sell the missing measurement: erasure-check characterisation separating true heralded loss from undetected higher-Fock leakage, reporting false-negative rate and discard fraction beside the headline fidelity. Nobody publishes those two numbers, on which the code-level value of erasure depends.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a cat–cat CX on hardware; a dual-rail gate below 0.01% post-selected Pauli outside Quantum Circuits; a delivered 17-qubit system with its promised 2× logical-versus-physical error reduction; a published discard rate. Best case 2029: erasure conversion becomes a standard transmon add-on. Worst case: cat–cat gates stay theory and 3D cavities stall on volume. Open: does the erasure fraction hold at depth 10³; the true false-negative rate; can it be planarised without losing Q; does D-Wave fund Quantum Circuits through 2028 on $5.9M half-year revenue. Watch QBI Stage C.
Sources
[1] Quantum Circuits Inc. / Yale University · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47 (preprint arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[2] Amazon Web Services · Dual-rail transmon erasure check · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[3] SUSTech · Four dual-rail transmon qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics (2026) · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[4] Yale University · Cavity–cavity beam-splitter gate with a differentially driven DC-SQUID coupler · arXiv:2303.00959 · 2023-03-02 · https://arxiv.org/abs/2303.00959
[5] Gao et al. (Yale University) · Programmable interference between two microwave quantum memories · arXiv:1802.08510; Phys. Rev. X 8, 021073 · 2018-02-23 · https://arxiv.org/abs/1802.08510
[6] Ye et al. (AWS-affiliated) · Unitary bias-preserving cat–cat CNOT proposal (simulation only) · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24 · https://arxiv.org/abs/2607.22852 P
[7] Amazon Web Services · Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits (Ocelot) · Nature · 2025-02-26 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[8] D-Wave Quantum · Why D-Wave's new two-qubit gate is a breakthrough for quantum error correction · company blog · 2026-08 · https://www.dwavequantum.com/learn/blog/posts/why-d-wave-s-new-two-qubit-gate-is-a-breakthrough-for-quantum-error-correction/ C
[9] D-Wave Quantum · D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/ C
[10] D-Wave Quantum · Second-quarter 2026 results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/ C
[11] Alice & Bob · Alice & Bob unveils first quantum system (Helium, 18 cat qubits, ~40 kW) · company newsroom · 2026-06-10 · https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ C
[12] Nord Quantique · 30M investment at a 1.4B valuation · Business Wire · 2026-05-18 · https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-$1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment C
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[14] US Department of Energy · 625M for the next phase of the National QIS Research Centers (C2QA 125M) · DOE newsroom · 2025-11-04 · https://www.energy.gov/articles/energy-department-announces-625-million-advance-next-phase-national-quantum-information
[15] Amazon Technologies Inc. · US Patent 11,748,652 B1, "Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction" · USPTO · 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[16] Violaris et al. (Oxford Quantum Circuits) · Developments in superconducting erasure qubits for hardware-efficient QEC · arXiv:2601.02183 · 2026-01-05 · https://arxiv.org/abs/2601.02183 P
[17] Chang, Singh, Claes, Sahay, Teoh, Puri (Yale / Quantum Circuits) · Surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[18] US Bureau of Industry and Security · Implementation of additional export controls: quantum computing items (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[19] Liu, Wang, Wang, Badbaria, Puri, Wang (UMass Amherst / Yale) · Hardware-efficient erasure qubits with superconducting transmon qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672 P
Open verification items
Author list, affiliation and journal reference for arXiv:2303.00959 could not be retrieved (the abstract page returned body text only); the ~100 ns / >99.98% swap figures and the DC-SQUID coupler are confirmed, the Yale attribution rests on the graph record. Alice & Bob's May-2026 Series B extension amount remains undisclosed. Post-selection discard rates for the dual-rail CZ and the beam-splitter swap are unreported. The 0.029(6)% point estimate and the 0.12% bound at depth both appear in Nature [1] without reconciliation, and D-Wave's "≈99.9%" [8] is reconciled with neither.
Бозонные гейты через анциллу (CX на кот-кубитах, dual-rail CZ, светоделитель)
Накачиваемые элементы связи (каплеры) SQUID/SNAIL и трансмонные анциллы опосредуют светоделительные и запутывающие гейты между бозонными модами сверхпроводящих резонаторов — для кот-кода, GKP и двухрельсового (dual-rail) кодирования.
Вердикт. Двухрельсовый резонаторный CZ достигает постселектированной паулиевской ошибки 0.029% за 500 ns, причём ~80% ошибки гейта геральдируется как стирание (erasure); сохраняющего смещение запутывающего гейта кот–кот по состоянию на 4 сентября 2026 г. не существует.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Две бозонные моды резонаторов никогда не связываются напрямую. Нелинейный элемент между ними — накачиваемый каплер на DC-SQUID или на SNAIL либо дисперсивно связанная трансмонная анцилла — накачивается на разностной частоте мод, превращая фотоны накачки в билинейный обмен (светоделитель) или в условную фазу. Схему задал Yale в 2018 г. светоделителем 50:50 с ВЧ-накачкой между двумя микроволновыми памятями D[5]; точности гейтов идут с 2023 г. D[4].
- b/e: время запутывания ≈500 ns (10⁻⁶·³ s), детерминированное; микроволновые воздействия от электроники комнатной температуры.
- d/g: моды соединены через общий каплер, работающий как шина; аппаратура — механически изготовленные 3D-резонаторы, а не планарные чипы.
Физика и пределы
Скорость параметрического светоделителя достигает нескольких MHz — отсюда обмены за ~100 ns D[4]; условная фаза набирается через дисперсивный сдвиг χ/2π ≈ 0.1–1 MHz — отсюда запутывающие гейты за ~500 ns D[1]. Нижний предел задаёт анцилла, а не резонатор: при T₁ анциллы ≈ 50–100 µs против гейта в 0.5 µs ошибка анциллы составляет ~10⁻², если только её не держать виртуальной или не переобозначить. Переобозначение здесь и есть суть: двухрельсовая схема не снижает полную ошибку гейта, а переводит ~80% её в геральдированное (heralded) стирание (0.400(4)% на управляющем, 0.096(4)% на целевом), оставляя 0.029(6)% негеральдированной паулиевской ошибки и битовые перевороты на уровне 2.8(4)×10⁻⁶ D[1]; локализованные стирания дают на уровне кода примерно в 5× больший допуск по паулиевской ошибке, чем деполяризующий шум P[16]. Режимы отказа: распад анциллы посреди гейта (в двухрельсовой схеме — стирание, в остальных — фазовая ошибка), расфазировка анциллы, утечка (leakage) в высшие фоковские состояния, которую не видит ни одна проверка, и — для кот-кубитов — любой член гейта, не коммутирующий с двухфотонной диссипацией. Чтобы сдвинуть нижний предел, нужны анциллы с большей когерентностью, виртуальная анцилла или диссипативная связь либо сохраняющий смещение гамильтониан кот-кубита — пока это теория P[6].
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшая демонстрация: двухрельсовый резонаторный CZ, ~500 ns, стирание ≈0.5% на гейт, постселектированная паулиевская 0.029(6)%, SPAM ≈0.02% D[1]G. D-Wave продвигает это как «приблизительно 99.9%» C[8] — ни сырое, ни постселектированное значение. Типичное в масштабе отстаёт: проверка на трансмонах у AWS занимает 384 ns, стирание 2.54(1)×10⁻² на проверку, остаточная 6.0(2)×10⁻⁴, смещение 42(1) D[2]. CNOT кот–кот на аппаратуре не существует P[6]. Доминирующий член ошибки — негеральдированная паулиевская ошибка, пережившая постселекцию, плюс ложноотрицательные срабатывания проверки.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2018-02 | Светоделитель 50:50 с ВЧ-накачкой между двумя резонаторными памятями | Yale | D[5] |
| 2023-03 | Обмен между резонаторами >99.98%, ~100 ns, каплер на DC-SQUID | Yale | D[4] |
| 2026-04 | Проверка на стирание 384 ns, остаточная 6.0(2)×10⁻⁴, смещение 42(1) | AWS | D[2] |
| 2026-08 | Двухрельсовый резонаторный CZ ~500 ns, постселектированная паулиевская 0.029(6)% | Quantum Circuits | D[1] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Анцилла и каплер — схемы с алюминиевыми или танталовыми переходами на кремнии либо сапфире; моды — механически изготовленные 3D-резонаторы из алюминия высокой чистоты, протравленные до добротности 10⁷–10⁸. Товарного поставщика не существует — Yale, AWS, Alice & Bob и D-Wave/Quantum Circuits изготавливают их каждый у себя, — поэтому обработка поверхности остаётся лабораторным ремеслом, а не квалифицированным процессом. Ниже лежит общая сверхпроводниковая цепочка: Bluefors, поглотившая производителя импульсных труб Cryomech в 2023 г., и Oxford Instruments G. Экспортная уязвимость — правило BIS 2024 года: ECCN 4A906 (машины от 34 кубитов), 3A904 (рефрижераторы ≥600 µW при 0.1 K), 3A901 (криогенные усилители) G[18]. Ни стоимость одного резонатора, ни выход годных публично не известны.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Каждой ячейке нужны воздействие на резонатор, воздействие на анциллу и дисперсивное считывание анциллы, поэтому число линий обгоняет число мод. Конверсия в стирание добавляет задержку: AWS разрешает проверку за 384 ns D[2], резонаторный гейт — за ≈0.4–1 µs D[1]. Это укладывается в петлю, локальную для FPGA, но не во что-либо за пределами шасси: круговая задержка NVQLink в 3.84 µs годится для обработки синдрома, но не для геральдирования CG. Стена здесь сначала геометрическая, а не электрическая: механически изготовленный резонатор — объект размером в кубический сантиметр, поэтому 10³ мод — это задача объёма криостата, а 10⁶ требует планарных или трансмонных вариантов.
Роль в стеке
Общий запутывающий примитив двух конкурирующих сверхпроводниковых путей платформы — кодирования кот-код/GKP и двухрельсового кодирования со стиранием. Требует моды резонатора плюс анциллы и заменяет схемы кот-CNOT без анциллы: аппаратура покупается ради конвертируемости в стирание или ради смещения — размен, который обналичила только двухрельсовая схема. Это не хаб; он дотягивается лишь до сверхпроводниковой ветви. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 1.44 µs, наибольший член которого — два слоя гейтов по 500 ns. Соседние пустые слоты: сохраняющий смещение запутывающий гейт на кот-кубитах и товарный процесс изготовления резонаторов с высокой добротностью.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры получены рандомизированным бенчмаркингом составной двухмодовой системы с постселекцией по считыванию анциллы; доля стираний берётся из того же считывания, поэтому ложноотрицательные срабатывания сваливаются в корзину «остаточной паулиевской». Конструкция проверки на стирание на трансмонных кутритах даёт ложноположительные ~2% и ложноотрицательные 6–8% P[19] — это порядок того, что здесь может быть отнесено не туда. Теория удерживает порог поверхностного кода не ниже удвоенного паулиевского значения при несовершенных проверках, но лишь тогда, когда проверка коротка по сравнению с циклом D[17]. Конфликт: 0.029(6)% против границы 0.12% на глубине D[1] против «≈99.9%» C[8]; я доверяю разложению. SUSTech воспроизводит архитектуру, но не точность D[3]. Доли отбрасывания не сообщаются.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. | разработчик | США | Построила двухрельсовый CZ за 500 ns; поставляет 8-кубитный Seeker | D[1] |
| D-Wave Quantum | разработчик | США | Владелец с января 2026 г.; финансирует и продвигает | C[9] |
| Yale University | исследования | США | Породил гейты в резонаторах через анциллу | D[5] |
| AWS | разработчик | США | Проверки на стирание на трансмонах; Ocelot; теория CNOT | D[2] |
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Гейты на кот-кубитах; Helium на 18 кот-кубитов, без логических данных | C[11] |
| Nord Quantique | разработчик | Канада | Бозонные гейты GKP; QBI Stage B | C[12] |
Деньги.
| Дата | Актор | Событие | Сумма | Программа / лид | Статус |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-01-28 | Alice & Bob | Series B (продление 2026-05-22, сумма не раскрыта) | €100M | AVP, Bpifrance | закрыто CG |
| 2025-11-04 | US DOE | продление финансирования центра с упоминанием dual-rail | $125M | C2QA/NQISRC | присуждено G[14] |
| 2025-11-06 | DARPA | Stage B, 11 команд, Alice & Bob отсеяна | ≤$15M | QBI | официально G[13] |
| 2026-01-20 | D-Wave | M&A: Quantum Circuits | $550M | — | закрыто C[9] |
| 2026-05-18 | Nord Quantique | долевое финансирование при оценке 1.4B | 30M | — | закрыто C[12] |
| 2026-08-06 | D-Wave | выручка за H1-2026 | $5.9M (−67% YoY) | — | сообщено C[10] |
Рынок и цепочка поставок. В этот механизм никто ничего не продаёт: он едет на цепочках рефрижераторов и переходов, общих для всех сверхпроводниковых кубитов, плюс один необщий шаг — механическая обработка 3D-резонаторов, которая и является единой точкой отказа. ~40 kW у Helium — единственная публичная цифра по мощности в этом семействе C[11]. Он окупается на G2 и является правдоподобным кандидатом на G3 через двухрельсовую схему, но не на G4: ресурсное обоснование кот-кубитов опирается на частоту фазовых переворотов на два порядка ниже измеренной, а Λ = 27 у D-Wave — это симуляция её собственной модели ошибок SG.
ИС и стандарты. Amazon Technologies владеет US 11,748,652 B1 (геральдирование амплитудно-затухающего распада, выдан 2023-09-05), формула которого напрямую читается на двухрельсовые реализации с геральдированным распадом G[15] — неудобно для конкурентов, поскольку лицензия не нужна одной лишь AWS. Ни одного семейства Yale или Quantum Circuits в патентном поиске по dual-rail не всплыло G. Ни судебных споров, ни органа стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. D-Wave/Quantum Circuits (2026-06, на 2032 г.: 100 логических при Λ = 10, через 17 кубитов в 2026 г.) — гейт опубликован, система по состоянию на 4 сентября 2026 г. не поставлена PG; лучшая физика, как продукт не доказана. Alice & Bob (2023 г., на 2030 г.: 2,000 кот-кубитов, 100 логических, 10⁻⁶) — Helium отгружен без логических данных, места в Stage B нет; не подтверждено. Nord Quantique (2024 г., на 2029 г.: 100+ логических при 1:1) — капитализирована, не доказана. AWS — Ocelot поставлен, CNOT кот–кот всё ещё теория; заявления не обгоняют измерения.
Стратегическое прочтение. Если конверсия в стирание масштабируется, выигрывают владельцы крупных сверхпроводниковых фабрик, а не узкоспециализированные бозонные команды: механизм переносим, и IBM, Google или Rigetti могут прикрутить анцилловую проверку к существующим трансмонам без всяких 3D-резонаторов P[19]. В этом и состоит угроза замещения для покупки D-Wave за $550M, которая концентрирует ИС йельской родословной, но не покупает фабричного рва. Проигравшие в случае провала — дорожные карты на кот-кубитах, экономика которых держится на 100× сокращении ресурсов, не подтверждённом измеренной частотой фазовых переворотов.
Открытая ниша: небольшая QCVV-группа могла бы продать недостающее измерение: характеризацию проверки на стирание, отделяющую истинную геральдированную потерю от незамеченной утечки в высшие фоковские состояния, с публикацией доли ложноотрицательных срабатываний и доли отбрасывания рядом с заголовочной точностью. Эти два числа, от которых зависит ценность стирания на уровне кода, не публикует никто.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: CX кот–кот на аппаратуре; двухрельсовый гейт ниже 0.01% постселектированной паулиевской вне Quantum Circuits; поставленную 17-кубитную систему с обещанным 2× снижением логической ошибки относительно физической; опубликованную долю отбрасывания. Лучший случай к 2029 г.: конверсия в стирание становится штатной надстройкой над трансмонами. Худший случай: гейты кот–кот остаются теорией, а 3D-резонаторы упираются в объём. Открыто: держится ли доля стираний на глубине 10³; какова истинная доля ложноотрицательных срабатываний; можно ли перевести схему в планарный вид без потери добротности; будет ли D-Wave финансировать Quantum Circuits до 2028 г. при полугодовой выручке в $5.9M. Следить за QBI Stage C.
Источники
[1] Quantum Circuits Inc. / Yale University · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47 (preprint arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[2] Amazon Web Services · Dual-rail transmon erasure check · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[3] SUSTech · Four dual-rail transmon qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics (2026) · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[4] Yale University · Cavity–cavity beam-splitter gate with a differentially driven DC-SQUID coupler · arXiv:2303.00959 · 2023-03-02 · https://arxiv.org/abs/2303.00959
[5] Gao et al. (Yale University) · Programmable interference between two microwave quantum memories · arXiv:1802.08510; Phys. Rev. X 8, 021073 · 2018-02-23 · https://arxiv.org/abs/1802.08510
[6] Ye et al. (AWS-affiliated) · Unitary bias-preserving cat–cat CNOT proposal (simulation only) · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24 · https://arxiv.org/abs/2607.22852 P
[7] Amazon Web Services · Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits (Ocelot) · Nature · 2025-02-26 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[8] D-Wave Quantum · Why D-Wave's new two-qubit gate is a breakthrough for quantum error correction · company blog · 2026-08 · https://www.dwavequantum.com/learn/blog/posts/why-d-wave-s-new-two-qubit-gate-is-a-breakthrough-for-quantum-error-correction/ C
[9] D-Wave Quantum · D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/ C
[10] D-Wave Quantum · Second-quarter 2026 results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/ C
[11] Alice & Bob · Alice & Bob unveils first quantum system (Helium, 18 cat qubits, ~40 kW) · company newsroom · 2026-06-10 · https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ C
[12] Nord Quantique · 30M investment at a 1.4B valuation · Business Wire · 2026-05-18 · https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-$1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment C
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[14] US Department of Energy · 625M for the next phase of the National QIS Research Centers (C2QA 125M) · DOE newsroom · 2025-11-04 · https://www.energy.gov/articles/energy-department-announces-625-million-advance-next-phase-national-quantum-information
[15] Amazon Technologies Inc. · US Patent 11,748,652 B1, "Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction" · USPTO · 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[16] Violaris et al. (Oxford Quantum Circuits) · Developments in superconducting erasure qubits for hardware-efficient QEC · arXiv:2601.02183 · 2026-01-05 · https://arxiv.org/abs/2601.02183 P
[17] Chang, Singh, Claes, Sahay, Teoh, Puri (Yale / Quantum Circuits) · Surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[18] US Bureau of Industry and Security · Implementation of additional export controls: quantum computing items (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[19] Liu, Wang, Wang, Badbaria, Puri, Wang (UMass Amherst / Yale) · Hardware-efficient erasure qubits with superconducting transmon qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672 P
Открытые пункты верификации
Список авторов, аффилиацию и журнальную ссылку для arXiv:2303.00959 получить не удалось (страница аннотации вернула только основной текст); цифры обмена ~100 ns / >99.98% и каплер на DC-SQUID подтверждены, атрибуция Yale держится на запись графа. Сумма продления Series B у Alice & Bob от мая 2026 г. остаётся нераскрытой. Доли отбрасывания при постселекции для двухрельсового CZ и для светоделительного обмена не сообщаются. Точечная оценка 0.029(6)% и граница 0.12% на глубине приведены в Nature [1] обе и без согласования между собой, а «≈99.9%» у D-Wave [8] не согласовано ни с одной из них.
Bias-preserving cat–cat CNOT
A direct entangling gate between two dissipative cat qubits that keeps the exponential bit-flip suppression intact through the interaction — theory only.
Verdict. Undemonstrated as of 2026-09-04; demote every cat-code qubit-count estimate if no two-cat gate shows measured bias preservation by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An entangling gate acting directly between two dissipative cat qubits, no transmon ancilla in the middle, preserving the bit-flip/phase-flip asymmetry through the interaction. Every cat CX in hardware is cat–transmon; the cat–cat version is what cat-code resource estimates silently assume. The first coherent (unitary) scheme, a "vacuum-conditional beam-splitter", was posted 2026-07-24 by Ye et al. (AWS Center for Quantum Computing / Caltech) S[1]. Entangling is intended deterministic, gate time unmeasured; control is room-temperature microwave, bus connectivity.
Physics & limits
The difficulty is geometric: a cat CNOT rotates the target's coherent amplitude through π conditioned on the control, briefly leaving the stabilised two-lobe manifold; any non-adiabatic drive term then leaks population between lobes as plain bit-flips, no longer exponentially suppressed in photon number. Dissipative schemes pin the state but pay in gate-induced phase-flips. The unitary scheme drops the dissipator and claims logical memory below 10⁻⁶ from a distance-7 repetition code of 13 cats — from assumed lifetimes and nonlinearity precision, not measurement S[1]. The floor is structural: one residual bias-breaking term turns the exponential into a polynomial and takes the qubit-count case with it S[7].
Engineering state of the art
No cat–cat entangling gate exists in hardware as of 2026-09-04.
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Cat–transmon CX at n̄ = 2: bit-flip 3.5(4)×10⁻³, phase-flip 9.6(4)×10⁻² → bias > 25 under the gate, > 30 idle | AWS/Caltech (Ocelot) | D[2] |
| 2026-07 | Unitary cat–cat CNOT proposed; <10⁻⁶ logical memory claimed, distance 7 / 13 cats | Ye et al. | S[1] |
| 2030 | 2,000 cats → 100 logical at 10⁻⁶, requiring ≥13-min bit-flip during a CNOT | Alice & Bob | R[3] |
The neighbour shows the budget's shape: Ocelot's 2.8 µs cycle moved logical error only from 1.75(2)% at distance 3 to 1.65(3)% at distance 5, because per-CX phase-flip is already ~10⁻¹ D[2].
Manufacturing, materials & supply chain
No dedicated process: the gate reuses existing cavity bodies, junction lithography and room-temperature microwave stacks. Dropping the ancilla removes one transmon and readout chain per gate pair — Ocelot spends four ancillas on five cats — but adds a parametric tone per cat: lines per qubit are re-allocated, not reduced. At 10³ cats the wall is coax density and pump crosstalk in one dilution unit; at 10⁴–10⁶ it is the generic microwave wiring wall, no cryogenic-CMOS multiplexing of cat pump tones having been demonstrated.
Role in the stack
On the superconducting bosonic (cat/GKP) path; requires two cat-encoded qubits and provides nothing downstream until it exists. It replaces the ancilla-mediated bosonic CX, trading a non-bias-preserving transmon channel for an unproven direct interaction; not switching leaves the ancilla's bit-flips setting the code floor. It does not move the derived clock, a 1.44 µs round here inside the measured 2.8 µs cycle, set by CX plus dispersive ancilla readout D[2]. Verification: the sole evidence is a proposal — no replication, no hardware attempt, and <10⁻⁶ is a code-level projection, not a measured fidelity S[1].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| AWS | developer | US | Authored the unitary scheme; owns the cat CX hardware | S[1] |
| Alice & Bob | developer | FR | 2030 rung, 2,000 cats → 100 logical, presumes it | R[3] |
| DARPA | investor | US | Stage B funds Nord Quantique, not Alice & Bob | G |
Money.
2025-01-28 · Alice & Bob · Series B · €100 M · — · closed G
2026-05-22 · Alice & Bob · Series B extension · undisclosed · NVentures lead · closed C[4]
2026-06-17 · GENCI · buys first "Helium" · undisclosed · French HPC agency · closed C[8]
2025-11-06 · Nord Quantique · QBI Stage B · 5 M, up to 15 M · DARPA · announced G[5]
Market & supply chain. No supplier is specific to this gate; it reuses cat vendors' fabrication and pays for G3 alone.
IP & standards. No dated patent family specific to a bias-preserving cat–cat gate was found as of 2026-09-04.
Roadmaps & track record. AWS: promised 2026-07, no experimental date S[1]. Alice & Bob: promised on the live roadmap, for 2030 — Boson 4 (2024) and Helium (2026-06) landed, but every rung past Lithium (48 cats, 4 logical, 10⁻³) presumes this gate R[3].
Strategic reading. If measured, cat codes keep their qubit-count argument and surface-code transmon vendors lose; if still theory past 2028, dual-rail erasure takes the hardware-efficient slot.
Open niche: the missing instrument is a bias-under-gate benchmark — bit-flip suppression measured during a two-qubit interaction, at stated photon number and ancilla state.
Outlook & open questions
Confirm by 2028 if a measured two-cat gate holds bit-flip time within 10× of idle; demote if 2028 passes with only ancilla-mediated gates, since the 2030 rung and the 126,133-cat class of estimates lose their premise S[7]. Best case 2029: bias above 10³ under drive. Worst case: cat logic runs through ancillas indefinitely. Open: does the scheme survive junction-nonlinearity spread; can the gate be characterised without ancilla contamination; who attempts hardware first? Watch Ocelot follow-ups and the Lithium chip.
Sources
[1] Ye, Hann, Noh, Putterman, Belyansky, Grimsmo, Painter · "Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter" · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24, rev. 2026-08-04 — https://arxiv.org/abs/2607.22852
[2] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[3] Alice & Bob · public roadmap (Boson 4 / Helium / Lithium / Beryllium / Graphene) · retrieved 2026-09-04 C — https://alice-bob.com/roadmap/
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob announces Series B extension" · newsroom · 2026-05-22 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/
[5] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[6] Nord Quantique · "Nord Quantique Reaches 1.4 Billion USD Valuation with Latest Investment" · BusinessWire · 2026-05-18 C — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
[7] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, Sangouard · cat-qubit resource estimate for elliptic-curve cryptanalysis · arXiv:2302.06639 · 2023-02-13 — https://arxiv.org/abs/2302.06639
[8] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
Open verification items
The <10⁻⁶ logical-memory claim in [1] rests on assumed component lifetimes and nonlinearity precision; no independent replication and no measured gate exist as of 2026-09-04.
Roadmap page [3] attaches the "13 minutes" bit-flip requirement to the Graphene chip without saying whether it is idle or under-gate; the main report reads it as under-CNOT.
No public record was found of any experimental group attempting a cat–cat entangling gate.
Nord Quantique [6] appears in the ledger but not the Who table: its multimode route does not use this gate.
CNOT кот–кот с сохранением асимметрии ошибок
Прямой запутывающий гейт между двумя диссипативными кот-кубитами, сохраняющий экспоненциальное подавление переворотов бита на всём протяжении взаимодействия, — пока только теория.
Вердикт. Не продемонстрирован по состоянию на 2026-09-04; понизить всякую оценку числа кубитов для кот-кодов, если к 2028 ни один гейт между двумя котами не покажет измеренного сохранения асимметрии.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Запутывающий гейт, действующий напрямую между двумя диссипативными кот-кубитами, без трансмона-анциллы посредине и сохраняющий асимметрию между переворотом бита (bit-flip) и переворотом фазы (phase-flip) на всём протяжении взаимодействия. Все аппаратно реализованные CX с кот-кубитами относятся к типу кот–трансмон; версия кот–кот — это ровно то, что молчаливо предполагают ресурсные оценки кот-кодов. Первая когерентная (унитарная) схема — «светоделитель, обусловленный вакуумом» — выложена 2026-07-24 группой Ye et al. (AWS Center for Quantum Computing / Caltech) S[1]. Запутывание задумано детерминированным, время гейта не измерено; управление — микроволновое при комнатной температуре, связность — шинная.
Физика и пределы
Трудность геометрическая: кот-CNOT 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 гейтом переворотами фазы. Унитарная схема отказывается от диссипатора и заявляет логическую память ниже 10⁻⁶ для повторяющего кода расстояния 7 из 13 котов — исходя из предполагаемых времён жизни и точности задания нелинейности, а не из измерений S[1]. Предел структурный: единственный остаточный член, нарушающий асимметрию, превращает экспоненту в полином и уносит с собой весь аргумент о числе кубитов S[7].
Инженерное состояние (state of the art)
По состоянию на 2026-09-04 запутывающего гейта кот–кот в аппаратуре не существует.
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | CX кот–трансмон при n̄ = 2: переворот бита 3.5(4)×10⁻³, переворот фазы 9.6(4)×10⁻² → асимметрия > 25 под гейтом, > 30 в покое | AWS/Caltech (Ocelot) | D[2] |
| 2026-07 | Предложен унитарный CNOT кот–кот; заявлена логическая память <10⁻⁶, расстояние 7 / 13 котов | Ye et al. | S[1] |
| 2030 | 2,000 котов → 100 логических при 10⁻⁶, требуется время переворота бита ≥13 мин во время CNOT | Alice & Bob | R[3] |
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[2].
Производство, материалы и цепочка поставок
Выделенного техпроцесса нет: гейт 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 гейте — Ocelot тратит четыре анциллы на пять котов, — но добавляет по параметрическому тону на каждый кот: число линий на кубит перераспределяется, а не сокращается. На уровне 10³ котов стеной становятся плотность коаксиальных линий и перекрёстные наводки накачек в одном рефрижераторе растворения; на уровне 10⁴–10⁶ — общая стена микроволнового монтажа, поскольку мультиплексирование тонов накачки котов средствами cryo-CMOS не продемонстрировано.
Роль в стеке
Относится к сверхпроводящему бозонному пути платформы (кот/GKP); требует двух кубитов в кот-кодировании и до своего появления не даёт ничего ниже по стеку. Он заменяет бозонный CX через анциллу, обменивая не сохраняющий асимметрию 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[2]. Верификация: единственное свидетельство — предложение; ни воспроизведения, ни попытки в аппаратуре, а <10⁻⁶ — это проекция на уровне кода, а не измеренная точность (fidelity) S[1].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| AWS | разработчик | США | Автор унитарной схемы; владеет аппаратурой кот-CX | S[1] |
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Ступень 2030, 2,000 котов → 100 логических, предполагает его наличие | R[3] |
| DARPA | инвестор | США | Этап B финансирует Nord Quantique, а не Alice & Bob | G |
Деньги.
2025-01-28 · Alice & Bob · Series B · €100 M · — · закрыт G
2026-05-22 · Alice & Bob · расширение Series B · сумма не раскрыта · лид NVentures · закрыт C[4]
2026-06-17 · GENCI · покупает первую систему «Helium» · сумма не раскрыта · французское ведомство HPC · закрыт C[8]
2025-11-06 · Nord Quantique · QBI, этап B · 5 M, до 15 M · DARPA · объявлено G[5]
Рынок и цепочка поставок. Ни один поставщик не специфичен для этого гейта; он переиспользует производство поставщиков кот-кубитов и оплачивает собой только G3.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного именно для сохраняющего асимметрию гейта кот–кот, по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
Дорожные карты и послужной список. AWS: обещано 2026-07, экспериментальной даты нет S[1]. Alice & Bob: обещано в действующей дорожной карте, на 2030 — Boson 4 (2024) и Helium (2026-06) состоялись, но каждая ступень после Lithium (48 котов, 4 логических, 10⁻³) предполагает этот гейт R[3].
Стратегическое прочтение. Если гейт будет измерен, кот-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).
Открытая ниша: недостающий инструмент — бенчмарк асимметрии под гейтом: подавление переворотов бита, измеренное во время двухкубитного взаимодействия, при заявленных числе фотонов и состоянии анциллы.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028, если измеренный гейт между двумя котами удерживает время переворота бита в пределах 10× от значения в покое; понизить оценку, если 2028 пройдёт при наличии одних лишь гейтов через анциллу, поскольку ступень 2030 и класс оценок на 126,133 кота теряют свою посылку S[7]. Лучший случай, 2029: асимметрия выше 10³ под воздействием. Худший случай: логика на кот-кубитах бессрочно идёт через анциллы. Открытые вопросы: переживёт ли схема разброс нелинейности переходов; можно ли охарактеризовать гейт без загрязнения со стороны анциллы; кто первым попробует это в аппаратуре? Следить за продолжениями Ocelot и чипом Lithium.
Источники
[1] Ye, Hann, Noh, Putterman, Belyansky, Grimsmo, Painter · "Bias-preserving cat-cat CNOT gate via vacuum-conditional beam-splitter" · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24, rev. 2026-08-04 — https://arxiv.org/abs/2607.22852
[2] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[3] Alice & Bob · public roadmap (Boson 4 / Helium / Lithium / Beryllium / Graphene) · retrieved 2026-09-04 C — https://alice-bob.com/roadmap/
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob announces Series B extension" · newsroom · 2026-05-22 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/
[5] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[6] Nord Quantique · "Nord Quantique Reaches 1.4 Billion USD Valuation with Latest Investment" · BusinessWire · 2026-05-18 C — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment
[7] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, Sangouard · cat-qubit resource estimate for elliptic-curve cryptanalysis · arXiv:2302.06639 · 2023-02-13 — https://arxiv.org/abs/2302.06639
[8] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
Открытые пункты верификации
Заявление о логической памяти <10⁻⁶ в [1] опирается на предполагаемые времена жизни компонентов и точность задания нелинейности; независимого воспроизведения и измеренного гейта по состоянию на 2026-09-04 не существует.
Страница дорожной карты [3] привязывает требование «13 минут» по перевороту бита к чипу Graphene, не уточняя, относится ли оно к покою или к работе под гейтом; основной отчёт трактует его как относящееся к работе под CNOT.
Публичных свидетельств того, что какая-либо экспериментальная группа пыталась реализовать запутывающий гейт кот–кот, не найдено.
Nord Quantique [6] фигурирует в перечне сделок, но не в таблице «Кто»: его многомодовый маршрут этого гейта не использует.
Multi-photon resource-state factory (6-ring etc.)
The source-plus-fusion subsystem that must mass-produce encoded multi-photon graph states at code rate to feed fusion-based fault tolerance; nothing runs near that rate.
Verdict. Real: 8 photons fused into 6-rings and 7-trees at 0.4–2.3 coincidences/minute. Unproven: any generator within nine orders of magnitude of the needed rate. Demote if no fused state above 16 photons by 2029.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The source-plus-fusion subsystem that must manufacture, at code rate, the encoded graph states — canonically the 6-ring — that fusion-based fault tolerance consumes and destroys. Browne–Rudolph type-II fusion (2005) made it possible; Bartolucci et al. fixed the 6-ring as reference resource and set its loss budget S[3]. Best instance: MPQ Garching fused deterministically emitted photons into 6-rings and 7-trees, 8 photons, 0.4–2.3 coincidences/minute D[1]. Coordinates: flying photons from fabricated emitters, heralded entangling, no fixed clock; electro-optic room-temperature control, pure-loss errors, photonic-IC fabrication.
Physics & limits
An n-photon graph from k-photon primitives costs ~n/k fusions, each 50% unboosted or 75% boosted; failure heralds as erasure, but every attempt burns a photon that must be indistinguishable and lossless. Yield is brightness × indistinguishability × fusion success × transmission over the whole state — the exponent is photon count, not depth. Hence the code's tolerance: 2.7% loss per photon with 6-rings, ~17% only with 168-photon states nobody can build S[3][4]. A 2026 re-analysis sharpens this: fusion failure alone sets a logical-error floor at zero loss, forcing very large distance for 10⁻¹⁰, while emitter-mediated fusion raises the threshold to 7.0–7.3% against an unencoded 6-ring's 0.38–0.82% S[2]G.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2024-05 | 8 photons fused into 6-ring/7-tree graphs, 0.4–2.3/min, fidelity 0.34–0.85 | MPQ | D[1] |
| 2025-02 | Fusion Bell fidelity 99.22% (component only) | PsiQuantum | D[5]G |
| 2025-05 | Reconfigurable 4-photon graph states, one QD, ~0.5 Hz | C2N Paris-Saclay | D[6] |
| 2026-06 | Emitter-fusion loss threshold 7.0–7.3% vs 0.38–0.82% | Sparrow | S[2] |
Rate is the gap: components clear 99%, but nobody has fused past eight photons since 2024.
Manufacturing, materials & supply chain
No factory product exists; the nearest base is 300 mm photonic IC — GlobalFoundries' Quantum Technology Solutions CG and PIXEurope G. Deterministic sources are the single point of failure: Sparrow Quantum, sole merchant vendor as of 4 Sep 2026, ships 20–35% system efficiency against its own 55.3% best device and USTC's 71.2% record DG; no cost or yield per state is public. I/O scales with photon count, not qubit count: a pump, switch tree and detectors per source, feed-forward within the photon's flight time per fusion — ~0.1–0.2 dB per switch against a ~0.5 dB budget at multiplexing depth ~10 D[5]. At 10³ states/s the wall is switch loss; at 10⁶, thousands of cryogenic detector channels under GHz feed-forward. ECCN 4A906 catches the machine; none names photon sources G.
Role in the stack
In the photonic fusion-based path (PsiQuantum, Quandela, QuiX): requires linear-optical fusion and single photons, provides the only input fusion-based fault tolerance accepts. It sets the path's clock — with no syndrome round on a fusion path, sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset gives way to generation at ~0.4–2.3 min⁻¹ D[1] against the ~10⁹ s⁻¹ a teraquop machine needs; the 24–168-photon slot next door is empty. Verification: the record is coincidence-counted tomography with fidelity 0.34–0.85 by graph type, unreplicated; nearest independent work is 4-photon states D[6]. Every threshold quoted is simulation.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | In-house fusion and generation | DG |
| Quandela | developer | FR | QD sources; Lucy on Joliot-Curie | CG |
| Sparrow Quantum | supplier | DK | Sole merchant source vendor | DG |
| MPQ Garching | research | DE | Holds the 8-photon record | D[1] |
Money.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A · EUR 21.5 M · lead undisclosed · closed PG
2025-09 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B at USD 7 B · closed PG
2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion · USD 125 M · definitive P · 2026-07-22">G
Market & supply chain. No merchant product; money goes to the inputs — source chips (Sparrow, a chokepoint) and fusion-capable PICs. Unit economics unquotable; only G3/G4 pay.
IP & standards. No dated patent family specific to resource-state generation as of 4 Sep 2026; the adjacent grant is ORCA's US 12,437,225 G. No throughput standard exists.
Roadmaps & track record. (2025-07 · QuiX error-corrected generation 2027 · pending); (2025 · Quandela first logical qubit · missed; QBIT Stage A entered 2026-06-16 G). No dated rate milestone exists.
Strategic reading. Generation rate, not fidelity, decides fusion photonics; a source vendor that also owns fusion gains leverage over integrators building sources in-house. If it fails, the path loses to CV/GKP and to matter qubits.
Open niche: independent throughput-and-fidelity benchmarking of graph-state fusion is an unclaimed QCVV niche.
Outlook & open questions
Confirm by 2028: a fused state above 16 photons published with fidelity and rate; demote if still single digits. Best case 2029: merchant emitters plus on-chip fusion reach ≥10³ states/s. Worst case: the subthreshold floor holds and all-linear-optics 6-rings are abandoned. Open: can multiplexed sources beat emitters per useful state; does Sparrow close its 20–35%-to-55% gap. Watch: any rate figure in DARPA Stage C V&V.
Sources
[1] Thomas, Ruscio, Morin, Rempe (MPQ Garching), "Fusion of deterministically generated photonic graph states," Nature 629, 2024-05-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5
[2] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum / Center for Hybrid Quantum Networks), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[3] Bartolucci et al. (PsiQuantum), "Fusion-based quantum computation," Nature Communications 14, 2023-02-16 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[4] Loss-tolerant fusion architectures with large encoded resource states, arXiv:2506.11975, 2025-06 — https://arxiv.org/abs/2506.11975
[5] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[6] Coste, Senellart et al. (C2N Paris-Saclay), "Deterministic and reconfigurable graph state generation with a single solid-state quantum emitter," Nature Communications, 2025-05-09 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-59693-3
[7] The Quantum Insider P, "Quandela deploys photonic quantum computer integrated with HPC system," 2026-04-14 — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
[8] Quantum Computing Report P, "Sparrow Quantum secures €21.5M ($24M USD) in Series A funding," 2025-04-10 — https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
Open verification items
Fidelity of the 8-photon fused states spans 0.34–0.85 by graph type with no reconciled headline value — treat as a range, not a point estimate.
Conflict: Quandela's 12-qubit Belenos/Lucy delivery to CEA is dated 2025-10, while the Lucy/Joliot-Curie HPC launch is dated 2026-04-14; both may be true (delivery then integration) but no single source reconciles them — 2026-04 is used here.
arXiv:2506.11975 (17% loss tolerance with 168-photon resource states) is cited as reported in the main report; author list unverified.
No independent group has replicated or exceeded the 2024 MPQ 8-photon record as of 4 Sep 2026.
Фабрика многофотонных ресурсных состояний (6-кольца и т. п.)
Подсистема «источник + слияние», 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.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Подсистема «источник + слияние (fusion)», 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[3]. Лучшая реализация: MPQ Garching слила детерминированно испущенные фотоны в 6-кольца и 7-деревья, 8 фотонов, 0.4–2.3 совпадения в минуту D[1]. Координаты: летящие фотоны от изготовленных излучателей, геральдированное (heralded) запутывание, 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 геральдируется как стирание (erasure), 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[3][4]. 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[2]G.
Инженерное состояние (state of the art)
| 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[1] |
| 2025-02 | Точность белловского слияния 99.22% (только компонент) | PsiQuantum | D[5]G |
| 2025-05 | Реконфигурируемые 4-фотонные графовые состояния, одна квантовая точка, ~0.5 Гц | C2N Paris-Saclay | D[6] |
| 2026-06 | Порог потерь при слиянии через излучатель 7.0–7.3% против 0.38–0.82% | Sparrow | S[2] |
Разрыв — в темпе: компоненты преодолевают отметку 99%, но с 2024 года никто не сливал больше восьми фотонов.
Производство, материалы и цепочка поставок
Серийного продукта не существует; ближайшая производственная база — 300-мм фотонные ИС: Quantum Technology Solutions компании GlobalFoundries CG и PIXEurope G. 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% DG; 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 дБ на коммутатор против бюджета ~0.5 дБ при глубине мультиплексирования ~10 D[5]. 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 G.
Роль в стеке
В фотонном пути платформы 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 пути платформы: раунда синдрома на пути слияний нет, поэтому сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс уступает место генерации на уровне ~0.4–2.3 мин⁻¹ D[1] против ~10⁹ с⁻¹, которые требуются машине класса teraquop; 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[6]. Все приводимые пороги получены моделированием.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Собственные слияние и генерация | DG |
| Quandela | разработчик | Франция | Источники на квантовых точках; Lucy на Joliot-Curie | CG |
| Sparrow Quantum | поставщик | Дания | Единственный коммерческий поставщик источников | DG |
| MPQ Garching | исследования | Германия | Держит рекорд в 8 фотонов | D[1] |
Деньги.
2025-04-10 · Sparrow Quantum · Series A · EUR 21.5 M · ведущий инвестор не раскрыт · закрыт PG
2025-09 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B при оценке USD 7 B · закрыт PG
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · окончательно P · 2026-07-22">G
Рынок и цепочка поставок. Коммерческого продукта нет; деньги идут во входные компоненты — чипы-источники (Sparrow, узкое место) и PIC, способные выполнять слияние. Юнит-экономика не поддаётся оценке; платят только G3/G4.
ИС 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 G. 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 G). 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, путь платформы проигрывает CV/GKP и вещественным кубитам.
Открытая ниша: независимый бенчмаркинг слияния графовых состояний по пропускной способности и точности — незанятая ниша QCVV.
Прогноз 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.
Источники
[1] Thomas, Ruscio, Morin, Rempe (MPQ Garching), "Fusion of deterministically generated photonic graph states," Nature 629, 2024-05-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5
[2] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum / Center for Hybrid Quantum Networks), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[3] Bartolucci et al. (PsiQuantum), "Fusion-based quantum computation," Nature Communications 14, 2023-02-16 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[4] Loss-tolerant fusion architectures with large encoded resource states, arXiv:2506.11975, 2025-06 — https://arxiv.org/abs/2506.11975
[5] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[6] Coste, Senellart et al. (C2N Paris-Saclay), "Deterministic and reconfigurable graph state generation with a single solid-state quantum emitter," Nature Communications, 2025-05-09 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-59693-3
[7] The Quantum Insider P, "Quandela deploys photonic quantum computer integrated with HPC system," 2026-04-14 — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
[8] Quantum Computing Report P, "Sparrow Quantum secures €21.5M ($24M USD) in Series A funding," 2025-04-10 — https://quantumcomputingreport.com/sparrow-quantum-secures-e21-5m-24m-usd-in-series-a-funding-to-advance-photonic-quantum-chip-production/
Открытые пункты верификации
Точность слитых 8-фотонных состояний лежит в диапазоне 0.34–0.85 в зависимости от типа графа, согласованного итогового значения нет — трактовать как диапазон, а не как точечную оценку.
Конфликт: поставка 12-кубитной системы Belenos/Lucy компании Quandela в CEA датируется 2025-10, а запуск Lucy на HPC Joliot-Curie — 2026-04-14; истинными могут быть оба факта (сначала поставка, затем интеграция), но ни один источник их не согласует — здесь принята дата 2026-04.
arXiv:2506.11975 (допуск к потерям 17% при 168-фотонных ресурсных состояниях) процитирован так, как он приведён в основном отчёте; список авторов не проверен.
По состоянию на 4 сентября 2026 г. ни одна независимая группа не воспроизвела и не превзошла 8-фотонный рекорд MPQ 2024 года.
Linear-optical fusion (heralded)
Probabilistic Bell-basis measurement on two photons — 50% unboosted, 75% with ancillae — whose failure heralds as erasure; the entangling primitive of fusion-based photonics.
Verdict. Real: single fusions at 99.22% Bell fidelity on chip, 99.72% chip-to-chip (PsiQuantum, 2025-02). Unproven: any chained fusion network with an end-to-end success rate. Demote if no multi-fusion result is published by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A Bell-basis measurement — beamsplitter, phase shifters, number-resolving detectors — projecting two photons onto a Bell state or destroying both and saying so, handing the code erasure rather than Pauli error. Browne and Rudolph introduced type-I/II fusion in 2005 to grow cluster states without a deterministic gate S[1]; linear optics caps unambiguous discrimination at 50%, unentangled ancillae lift it to 75% S[2]. Coordinates: flying photons, heralded entangling at ~100 ns; electro-optic room-temperature control, loss-dominated errors, photonic-IC fabrication.
Physics & limits
The 50%/75% ceiling is information-theoretic: two of four Bell states are indistinguishable to passive linear optics, and routes past 75% buy success with ancilla photons that must themselves survive. The operating figure is success probability × transmission²; loss turns a success into heralded failure at best, an undetected error at worst. The gate is not the problem: 99.22 ± 0.12% on chip, 99.72 ± 0.04% chip-to-chip over 42 m at ~2 K D[3]G. The floor is the path around it — SiN 1.8 ± 0.2 dB/m, BTO switch 100 mdB, fibre-to-chip 52 mdB, on-chip SNSPD 93.4% median D[3] — and failure itself: a 2026 re-analysis puts a logical-error floor at zero loss, so all-linear-optics designs need very large distance, while emitter-mediated fusion tolerates 7.0–7.3% S[5]G.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2005 | Type-I/II fusion, 50% success, proposed | Browne & Rudolph | S[1] |
| 2014 | 75% Bell measurement with unentangled ancillae | Ewert & van Loock | S[2] |
| 2025-02 | Bell fidelity 99.22 ± 0.12% on chip; 99.72 ± 0.04% chip-to-chip, 42 m | PsiQuantum | D[3] |
| 2026-06 | Fusion-failure noise floor at zero loss; 7.0–7.3% threshold | Sparrow | S[5] |
Every dated fidelity is one fusion measured alone; no chained-fusion success rate is public.
Manufacturing, materials & supply chain
No fusion-specific materials: the gate reuses the platform stack — SiN waveguides, BTO switches, on-chip SNSPDs on 300 mm silicon at GlobalFoundries CG. Manufacturing decides loss per element, and every element sits inside the attempt: switch 100 mdB, fibre-to-chip 52 mdB D[3]; best packaged coupling is Xanadu's 0.085 dB/facet CG. I/O is channels and latency: 2–4 number-resolving detectors per fusion plus feed-forward within the photon's flight time; Aurora runs 12 modes on a 1 MHz cycle D[4]. At 10³ fusions/s the constraint is accumulated switch loss; at 10⁴–10⁶, cryogenic channel count and GHz feed-forward, unbuilt. ECCN 4A906 covers the machine, 3A901 sub-4.5 K electronics G.
Role in the stack
Requires single photons, single-photon detection for heralding and electro-optic switching for feed-forward; provides the fusion measurements consumed by resource-state generation and fusion-based fault tolerance (PsiQuantum, Quandela, QuiX). It replaces CV Gaussian combination on the Xanadu path — switching changes detectors, encoding and error model together. Clock contribution ~1.0 × 10⁻⁷ s per attempt, divided by success probability and multiplexing depth, so generation, not the gate, dominates the derived clock. Verification: the headline numbers are tomography of one fusion; no protocol reports success-at-depth, and no second group has replicated them.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | Highest published fusion fidelity, 300 mm line | DG |
| Quandela | developer | FR | Fielded linear-optical hardware | CG |
| QuiX Quantum | developer | NL | MBQC hardware at DLR | CG |
| Sparrow Quantum | research | DK | Threshold case against linear-optics fusion | SG |
| DARPA | investor | US | Funds PsiQuantum Stage C, Quandela QBIT | P · 2026-07-22">G |
Money.
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B at USD 7 B · BlackRock, Temasek · closed G
2026-06-16 · Quandela · DARPA QBIT Stage A · undisclosed · announced G
2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion · USD 125 M · definitive P · 2026-07-22">G
Market & supply chain. No separate market: fusion ships inside a photonic IC, so the foundry and packaging house set its usable success probability. Concentration risk sits with GlobalFoundries; only G3/G4 pay.
IP & standards. No dated patent family specific to the fusion gate as of 4 Sep 2026; nearest is ORCA's US 12,437,225 G.
Roadmaps & track record. (2025-02 · Omega component metrics · delivered); (2026-07 · Stage C V&V of switches, packaging, cryogenics · in progress, funding validation not publication). Component credibility good, system-level fusion untested.
Strategic reading. Component fidelity is table stakes; the contest is success rate at depth, where the 2026 threshold argument favours emitter-mediated fusion — a challenge to PsiQuantum and QuiX, an opening for quantum-dot vendors. If linear optics holds, foundries capture the value.
Open niche: vendor-neutral benchmarking of fusion networks — success at depth, correlated failure, erasure-flag fidelity — is unclaimed and needs no fab.
Outlook & open questions
Confirm by 2027: a published network of ≥3 chained fusions with end-to-end success rate and erasure statistics; demote if only single-fusion figures exist by 2028. Best case 2029: boosted fusion above 75% on chip. Worst case: the zero-loss failure floor holds and linear-optical fusion survives only inside emitter hybrids. Open: how correlated failures are across a chip; whether 93%-efficient number resolution supports boosting.
Sources
[1] Browne, Rudolph, "Resource-efficient linear optical quantum computation," Phys. Rev. Lett. 95, 010501, 2005 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.95.010501
[2] Ewert, van Loock, "3/4-efficient Bell measurement with passive linear optics and unentangled ancillae," Phys. Rev. Lett. 113, 140403, arXiv:1403.4841, 2014-03-19 — https://arxiv.org/abs/1403.4841
[3] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature, 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[5] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[6] Quantum Computing Report P, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program," 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[7] The Quantum Insider P, "Quandela deploys photonic quantum computer integrated with HPC system," 2026-04-14 — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
Open verification items
No second group has replicated PsiQuantum's 99.22%/99.72% fusion fidelities as of 4 Sep 2026.
No actor has published multi-fusion (network-scale) success-rate data; no source supports describing Quandela's Lucy as a "fusion-based system" — it is described only as a 12-photonic-qubit machine.
Conflict carried from the main report: PsiQuantum waveguide loss is quoted as 0.5 dB/m in the report excerpt but 1.8 ± 0.2 dB/m for single-mode SiN in the Nature paper; the two remain unreconciled and the paper's figure is used here.
Линейно-оптическое слияние (геральдированное)
Вероятностное измерение пары фотонов в базисе Белла — 50% без усиления, 75% со вспомогательными фотонами, — отказ которого геральдируется как стирание; запутывающий примитив фотоники на слияниях.
Вердикт. Реально: одиночные слияния с белловской точностью 99.22% на кристалле и 99.72% между кристаллами (PsiQuantum, 2025-02). Не доказано: хоть какая-нибудь сеть сцепленных слияний со сквозной вероятностью успеха. Понизить в ранге, если к 2028 году не опубликован результат по многократному слиянию.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Измерение в базисе Белла — светоделитель, фазовращатели, детекторы с разрешением числа фотонов, — которое либо проецирует два фотона на белловское состояние, либо уничтожает оба и сообщает об этом, отдавая коду стирание (erasure) вместо ошибки Паули. Browne и Rudolph ввели слияние типа I/II в 2005 году, чтобы наращивать кластерные состояния без детерминированного гейта S[1]; линейная оптика ограничивает однозначное различение уровнем 50%, незапутанные анциллы поднимают его до 75% S[2]. Координаты: летящие фотоны, геральдированное (heralded) запутывание за ~100 нс; электрооптическое управление при комнатной температуре, ошибки с доминированием потерь, изготовление фотонных ИС.
Физика и пределы
Потолок 50%/75% носит теоретико-информационный характер: два белловских состояния из четырёх неразличимы для пассивной линейной оптики, а обходные пути за 75% покупают успех ценой анцилла-фотонов, которые сами обязаны уцелеть. Рабочий показатель — вероятность успеха × пропускание²; потери в лучшем случае превращают успех в геральдированный отказ, в худшем — в необнаруженную ошибку. Сам гейт не является проблемой: 99.22 ± 0.12% на кристалле, 99.72 ± 0.04% между кристаллами на 42 м при ~2 К D[3]G. Предел снизу задаёт тракт вокруг гейта — SiN 1.8 ± 0.2 дБ/м, коммутатор на BTO 100 мдБ, стыковка волокно–кристалл 52 мдБ, интегральный SNSPD с медианной эффективностью 93.4% D[3] — и сам факт отказа: переанализ 2026 года помещает пол логической ошибки в точку нулевых потерь, так что чисто линейно-оптические конструкции требуют очень большого расстояния, тогда как слияние через посредство излучателя терпит 7.0–7.3% S[5]G.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2005 | Слияние типа I/II, успех 50%, предложение | Browne & Rudolph | S[1] |
| 2014 | Белловское измерение с успехом 75% на незапутанных анциллах | Ewert & van Loock | S[2] |
| 2025-02 | Белловская точность 99.22 ± 0.12% на кристалле; 99.72 ± 0.04% между кристаллами, 42 м | PsiQuantum | D[3] |
| 2026-06 | Шумовой пол от отказов слияния при нулевых потерях; порог 7.0–7.3% | Sparrow | S[5] |
Каждая датированная точность относится к одному слиянию, измеренному изолированно; вероятность успеха для цепочки слияний публично не раскрыта.
Производство, материалы и цепочка поставок
Материалов, специфичных для слияния, нет: гейт переиспользует стек платформы — волноводы SiN, коммутаторы на BTO, интегральные SNSPD на 300-мм кремнии у GlobalFoundries CG. Производство определяет потери на элемент, а каждый элемент находится внутри попытки: коммутатор 100 мдБ, стыковка волокно–кристалл 52 мдБ D[3]; лучшая корпусированная стыковка — 0.085 дБ на грань у Xanadu CG. Ввод-вывод — это каналы и задержка: 2–4 детектора с разрешением числа фотонов на каждое слияние плюс упреждающее управление (feed-forward) в пределах времени пролёта фотона; Aurora работает с 12 модами на такте 1 МГц D[4]. При 10³ слияний/с ограничением служат накопленные потери в коммутаторах; при 10⁴–10⁶ — число криогенных каналов и упреждающее управление с гигагерцевым темпом, которое ещё не построено. Позиция ECCN 4A906 накрывает машину, 3A901 — электронику для температур ниже 4.5 К G.
Роль в стеке
Требует одиночных фотонов, однофотонного детектирования для геральдирования и электрооптической коммутации для упреждающего управления; даёт измерения слияния, потребляемые генерацией ресурсных состояний и отказоустойчивостью на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX). На пути платформы Xanadu он замещает гауссово объединение в непрерывных переменных (CV) — смена механизма меняет разом детекторы, кодирование и модель ошибок. Вклад в такт ~1.0 × 10⁻⁷ с на попытку, делённый на вероятность успеха и глубину мультиплексирования, поэтому производный такт определяется генерацией, а не гейтом. Верификация: заявленные цифры — это томография одного слияния; ни один протокол не сообщает об успехе на глубине, и ни одна вторая группа их не воспроизвела.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Наивысшая опубликованная точность слияния, 300-мм линия | DG |
| Quandela | разработчик | Франция | Линейно-оптическое оборудование, введённое в эксплуатацию | CG |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | Оборудование MBQC в DLR | CG |
| Sparrow Quantum | исследования | Дания | Пороговая аргументация против линейно-оптического слияния | SG |
| DARPA | инвестор | США | Финансирует PsiQuantum на Stage C, Quandela по QBIT | P · 2026-07-22">G |
Деньги.
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B при оценке USD 7 B · BlackRock, Temasek · закрыт G
2026-06-16 · Quandela · DARPA QBIT Stage A · сумма не раскрыта · объявлено G
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · окончательно P · 2026-07-22">G
Рынок и цепочка поставок. Отдельного рынка нет: слияние поставляется внутри фотонной ИС, поэтому его практически достижимую вероятность успеха задают фабрика (foundry) и подрядчик по корпусированию. Риск концентрации сосредоточен на GlobalFoundries; платят только G3/G4.
ИС и стандарты. По состоянию на 4 сентября 2026 г. датированного патентного семейства, специфичного именно для гейта слияния, нет; ближайшее — US 12,437,225 компании ORCA G.
Дорожные карты и послужной список. (2025-02 · покомпонентные метрики Omega · выполнено); (2026-07 · V&V коммутаторов, корпусирования и криогеники на Stage C · в работе, речь о валидации финансирования, а не о публикации). Доверие к компонентам хорошее, слияние на системном уровне не проверено.
Стратегическое прочтение. Точность компонентов — это лишь входной билет; борьба идёт за вероятность успеха на глубине, а там пороговый аргумент 2026 года играет в пользу слияния через посредство излучателя — вызов для PsiQuantum и QuiX и окно возможностей для поставщиков квантовых точек. Если линейная оптика устоит, стоимость захватят фабрики.
Открытая ниша: независимый от поставщиков бенчмаркинг сетей слияния — успех на глубине, коррелированность отказов, достоверность флага стирания — никем не занят и не требует собственной фабрики.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027 году: публикация сети из ≥3 сцепленных слияний со сквозной вероятностью успеха и статистикой стираний; понизить в ранге, если к 2028 году останутся только цифры по одиночным слияниям. Лучший сценарий к 2029 году: усиленное слияние выше 75% на кристалле. Худший сценарий: пол отказов при нулевых потерях подтверждается, и линейно-оптическое слияние выживает только внутри гибридов с излучателями. Открытые вопросы: насколько коррелированы отказы по площади кристалла; поддерживает ли разрешение числа фотонов с эффективностью 93% режим усиления.
Источники
[1] Browne, Rudolph, "Resource-efficient linear optical quantum computation," Phys. Rev. Lett. 95, 010501, 2005 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.95.010501
[2] Ewert, van Loock, "3/4-efficient Bell measurement with passive linear optics and unentangled ancillae," Phys. Rev. Lett. 113, 140403, arXiv:1403.4841, 2014-03-19 — https://arxiv.org/abs/1403.4841
[3] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature, 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[5] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[6] Quantum Computing Report P, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program," 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[7] The Quantum Insider P, "Quandela deploys photonic quantum computer integrated with HPC system," 2026-04-14 — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
Открытые пункты верификации
По состоянию на 4 сентября 2026 г. ни одна вторая группа не воспроизвела заявленные PsiQuantum точности слияния 99.22%/99.72%.
Ни один актор не опубликовал данных о вероятности успеха многократного слияния (в масштабе сети); ни один источник не подтверждает, что Lucy компании Quandela является «системой на основе слияний», — она описана только как машина на 12 фотонных кубитов.
Конфликт, перенесённый из основного отчёта: потери в волноводе PsiQuantum приводятся как 0.5 дБ/м в выдержке из отчёта, но как 1.8 ± 0.2 дБ/м для одномодового SiN в статье Nature; расхождение остаётся несогласованным, здесь используется цифра из статьи.
Measurement-based Majorana gate
Clifford gates generated by sequences of joint fermion-parity measurements instead of physical braiding; specified since 2008, never operated.
Verdict. Falsified as a gate mechanism unless a joint (X-basis) parity measurement with a stated error and any two-tetron operation both appear by end-2027; as of 4 Sep 2026 the count of gate operations is zero.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Braiding is replaced by a schedule of projective joint fermion-parity measurements. Bonderson, Freedman and Nayak showed in 2008 that an anyonic teleportation identity lets topological-charge measurements produce the braiding transformations S[1]; Karzig et al. made it hardware in 2017 — Cliffords read as differential-capacitance shifts of dots tunnel-coupled to Majorana modes S[2]. Every published measurement here is single-wire (Z-type); the two-wire joint measurement that is the gate has never been reported D[3].
a fabricated (1.0) · b gate time unmeasured, deterministic by intent · c no readout of its own
d static · e low-frequency control at room temperature · f error structure unknown · g MBE wire stack
Physics & limits
Fidelity is joint-measurement time over the lifetime of the basis projected, and that ratio is where the mechanism fails. The tetron's Z-loop parity lives 12.4 ms, the X-loop, which a gate repeatedly projects, 14.5 µs, ~1000× shorter D[4], attributed to the larger quasiparticle-capture cross-section of the two-loop configuration: poisoning, not dephasing. At SNR 1 in 3.6 µs D[5] one X projection eats a fifth of that window, so a Clifford sequence has no margin. Operation is adaptive (next basis from last outcome), so feed-forward must close inside the same window; none has been published. Over trivial Andreev levels, meanwhile, a measurement sequence implements no braid at all D[6].
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Single-wire parity readout, 1% assignment error, dwell >1 ms | Microsoft Azure Quantum | D[5] |
| 2025-07 | Tetron Z-loop 12.4 ms vs X-loop 14.5 µs | Microsoft Quantum | D[4] |
| 2026-06 | ~20 s parity switching, one wire of one InAs–Pb tetron | Microsoft Quantum | D[3] |
| No row is a gate: the 2026 result measured one nanowire of a multi-tetron array: no braid, no joint parity, no two-qubit operation, no entanglement, no T₁/T₂ D[3]. |
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing is fabricated for this mechanism alone: it consumes the InAs–Pb stack and the readout below it. The unbuilt part is control: per-tetron tunable dot–wire couplings, an rf loop per measurable parity, and a demodulator-to-bias path that must resolve inside the X window. At 10³ tetrons the line budget resembles transmon readout; the wall is latency, unquantified because no adaptive sequence has been attempted.
Role in the stack
Requires the Majorana-parity carrier (two wires per tetron) and quantum-capacitance readout; it would supply the topological path's entire Clifford layer. The only substitute is braiding in T-junction networks, geometry nobody is building. No derived clock: with no gate operated and no code on the path, sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset reduces to its readout term, ~3.6 µs D[5], reset unpublished. Verification is telegraph statistics, not benchmarks: no randomized benchmarking, tomography or Bell test exists. QuTech's independent single-shot parity readout (Nature 650, 2026-02-11) replicates the method on InSb dot chains, limited protection stated D[7]; Legg's Matters Arising (2026-06-24) argues the readout regions are disordered and gapless, so the signals may be trivial, and Microsoft's same-day reply concedes nothing D[6].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | developer | US | Sole builder; tetrons, no gate | D[3] |
| DARPA | investor | US | US2QC final Validation & Co-Design stage since 2025-02-06, AFRL and Johns Hopkins APL evaluating; not a QBI Stage B performer | G |
| QuTech | research | NL | Independent parity readout, not this gate | D[7] |
Money. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC advances to its final Validation & Co-Design stage · undisclosed · DARPA · announced G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program · ≤ USD 200,000 per academic proposal for measurement-based topological computing · announced PG.
Market & supply chain. No market and no unit economics; only G3/G4 fault tolerance would pay, and only after a two-qubit result. Supply is internal to one company: concentration risk is total.
IP & standards. Microsoft's own published lineage S[2]; no dated patent count specific to this gate found as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. ("years not decades", promised 2025-02, for fault tolerance → restated as 2029 in 2026-06; status 4 Sep 2026: no joint measurement, no gate) C[8]; DARPA's utility-scale horizon is 2033 G. Every annual Microsoft result has been readout; 2029 carries no X-measurement milestone.
Strategic reading. If measurement-only Cliffords work, Microsoft skips T-junction fabrication and owns the path; if not, the encoding, readout and epitaxy nodes below lose their only consumer.
Open niche: Designing the QCVV test that separates a topological joint-parity projection from a trivial two-level one, on published telegraph data, needs no device access.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: a first joint (X-basis) parity measurement with a stated assignment error; any operation or entanglement between two tetrons; a published X/Z ratio below 100×. Confirm on the first two; demote to theory if none lands by end-2027. Best case 2029, measurement-only Cliffords on a small array; worst case, X-basis poisoning is intrinsic to the two-loop geometry and the line closes. Open: is the asymmetry geometric or material; does anyone outside Microsoft attempt a joint measurement.
Sources
[1] Bonderson, Freedman, Nayak — "Measurement-Only Topological Quantum Computation" — Phys. Rev. Lett. 101, 010501 (arXiv:0802.0279) — 2008 — https://arxiv.org/abs/0802.0279
[2] Karzig et al. — "Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes" — Phys. Rev. B 95, 235305 (arXiv:1610.05289) — 2017 — https://arxiv.org/abs/1610.05289
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron Z-loop / X-loop parity lifetimes — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[5] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[6] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day, https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[7] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[8] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[9] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Open verification items
No dollar figure is public for DARPA's US2QC award to Microsoft. The arXiv HTML of [4] also shows X-loop ~4 µs and Z-loop ~9.3 ms for other tunings; the fact-checked 14.5 µs / 12.4 ms are used here and the ~1000× ratio is robust across both readings, the point values are not. No feed-forward latency, dot–wire coupling switching time or projected gate time has been published for this mechanism.
Майорановский гейт на основе измерений
Гейты Клиффорда, порождаемые последовательностями совместных измерений фермионной чётности вместо физического плетения; специфицированы с 2008 года, ни разу не приведены в действие.
Вердикт. Фальсифицирован как механизм гейта, 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 гейтовых операций равно нулю.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность 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[1]; Карциг с соавторами перевели это в железо в 2017 году — клиффордовские операции читаются как сдвиги дифференциальной ёмкости точек, туннельно связанных с майорановскими модами S[2]. Все опубликованные здесь измерения — одиночные проводные (Z-типа); совместное двухпроводное измерение, которое и является гейтом, не сообщалось никогда D[3].
a изготовлен (1.0) · b время гейта 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 MBE
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 гейт проецирует многократно, — 14.5 µs, примерно в 1000 раз меньше D[4], что приписывается большему сечению захвата квазичастиц у двухпетлевой конфигурации: это отравление, а не дефазировка. При SNR 1 за 3.6 µs D[5] 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[6].
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | Одиночное проводное считывание чётности, 1% ошибки отнесения, удержание >1 ms | Microsoft Azure Quantum | D[5] |
| 2025-07 | Z-петля тетрона 12.4 ms против X-петли 14.5 µs | Microsoft Quantum | D[4] |
| 2026-06 | Переключение чётности ~20 s, один провод одного InAs–Pb тетрона | Microsoft Quantum | D[3] |
| Ни одна строка не является гейтом: результат 2026 года измерял один нанопровод из массива тетронов: ни плетения, ни совместной чётности, ни двухкубитной операции, ни запутанности, ни T₁/T₂ D[3]. |
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 топологического пути платформы. Единственная замена — плетение в сетях T-образных соединений, геометрия, которую никто не строит. Производного такта нет: поскольку ни один гейт не выполнен и кода на этом пути нет, сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс сводится к своему члену считывания, ~3.6 µs D[5], 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[7]; 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[6].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Единственный строитель; тетроны, гейта нет | D[3] |
| DARPA | инвестор | США | Финальная стадия US2QC Validation & Co-Design с 2025-02-06, оценивают AFRL и Johns Hopkins APL; не исполнитель QBI Stage B | G |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Независимое считывание чётности, но не этот гейт | D[7] |
Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC переходит в финальную стадию Validation & Co-Design · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program · ≤ USD 200,000 на академическую заявку по топологическим вычислениям на основе измерений · объявлено PG.
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.
ИС и стандарты. Собственная опубликованная родословная Microsoft S[2]; датированного числа патентов именно по этому гейту 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 гейта) C[8]; горизонт DARPA для масштаба полезности — 2033 G. 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 всем путём платформы; если нет, то узлы кодирования, считывания и эпитаксии ниже потеряют своего единственного потребителя.
Открытая ниша: Разработка QCVV-теста, отделяющего топологическую проекцию совместной чётности от тривиальной двухуровневой, на опубликованных телеграфных данных не требует доступа к прибору.
Прогноз 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. Лучший случай 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.
Источники
[1] Bonderson, Freedman, Nayak — "Measurement-Only Topological Quantum Computation" — Phys. Rev. Lett. 101, 010501 (arXiv:0802.0279) — 2008 — https://arxiv.org/abs/0802.0279
[2] Karzig et al. — "Scalable designs for quasiparticle-poisoning-protected topological quantum computation with Majorana zero modes" — Phys. Rev. B 95, 235305 (arXiv:1610.05289) — 2017 — https://arxiv.org/abs/1610.05289
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron Z-loop / X-loop parity lifetimes — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[5] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[6] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day, https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[7] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[8] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[9] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Открытые пункты верификации
Долларовая сумма контракта DARPA US2QC для Microsoft публично не раскрыта. HTML-версия [4] на arXiv показывает также X-петлю ~4 µs и Z-петлю ~9.3 ms для других настроек; здесь используются проверенные значения 14.5 µs / 12.4 ms, и отношение ~1000× устойчиво при обоих прочтениях, тогда как точечные значения — нет. Ни латентность прямой связи, ни время переключения связи «точка — провод», ни проектное время гейта для этого механизма не опубликованы.
Analog annealing evolution
Continuous-time Hamiltonian evolution (coherent quench, 3.6–27 ns) driving Ising or Rydberg spins toward a ground state; not a discrete gate.
Verdict. No platform has an unchallenged advantage claim as of 4 Sep 2026; falsified if one survives a full classical-rebuttal round by 2028, confirmed non-advantage if erosion keeps repeating.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Continuous-time Hamiltonian evolution — sweeping a transverse field, laser detuning or blockade radius — carrying a many-body system toward a ground state with no discrete gate. Kadowaki–Nishimori (1998) and Farhi et al. (2000) gave it its form; D-Wave commercialised it from 2011, and Rydberg arrays run it with optics instead of flux.
Fabricated carriers; ~4 ns characteristic quench, no deterministic entangling operation; no readout of its own — a mechanism, not a qubit.
Long-range interaction; low-frequency or optical control at mK or in vacuum; coherent plus Pauli error; superconducting lithography or tweezer optics.
Physics & limits
Two clocks bound the schedule. From below, control bandwidth — DAC slew for flux, AOM switching for Rydberg: D-Wave's fastest coherent quenches run 3.6–27 ns across 1,222–5,627 qubits D[1]. From above, decoherence. Between them sits the adiabatic condition, which for hard instances demands time scaling inversely with the square of a gap that itself closes exponentially — so the useful regime is a fast diabatic quench whose output is a sample, not a certified minimum. Rydberg adds spontaneous emission, flux adds 1/f noise. The floor moves not with faster electronics but with a way to certify the sample.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-03 | Coherent quench 3.6–27 ns, up to 5,627 qubits; beyond-classical claim | D-Wave | D[1] |
| 2025–26 | Claim eroded by tensor networks and t-VMC | Tindall; Mauron & Carleo | D[2][3] |
| 2025 | 69-qubit analog-digital simulator, beyond-classical on XEB only | D[5] | |
| 2025 | Aquila, 256 atoms, gauge-theory string breaking, no claim | QuEra | D[6] |
Dominant limitation: no accepted certificate that analog output matches the Hamiltonian.
Manufacturing, materials & supply chain
Two supply chains carry one mechanism: Nb/Al superconducting lithography (D-Wave) and vacuum/laser/AOM tweezer stacks (QuEra, Pasqal). The I/O burdens scale oppositely: flux annealers push everything through one mK stage on multiplexed on-chip DACs, while tweezer machines add laser power, deflectors and imaging per atom — the optical table is the constraint. Pasqal has begun displacing bulk optics with a silicon-nitride photonic IC: four traps from one chip, atom lifetime ~27.5 s CG. No export rule names analog evolution: exposure is inherited from the carrier — ECCN 4A906 and 3A904 for the flux line, nothing for tweezer optics.
Role in the stack
Feeds analog carriers only and provides nothing to a gate-model stack; the field's standard error is reading an analog sampling claim as gate-model advantage. Quantinuum's magnetism result is quoted alongside these but is Trotterised digital simulation competing for the same budget D[7]. No derived clock applies; the figure is quench time, ~4 ns to µs, plus one measurement. Verification is comparison against classical solvers, never randomized benchmarking, and the target moves: D-Wave's March 2025 claim was eroded within weeks [2][3], its counter arguing the tensor-network scaling used against it is unvalidated P[4]. Unresolved as of 4 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave Quantum | developer | US/Canada | Coherent-quench annealer; the disputed claim | D[1] |
| QuEra Computing | developer | US | Aquila Rydberg on Braket; Libra 2028 | D[6] |
| Pasqal | developer | France | Analog Rydberg arrays; Nasdaq since 2026-08 | P[10] |
| Google Quantum AI | developer | US | Analog-digital simulator; atom track 2026-03 | G |
Money. 2025-09-09 · QuEra · Series B expansion · 230 M+ USD · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed C[8]. 2026-08-28 · Pasqal · SPAC merger · ~360 M USD cash · Nasdaq PSQL · closed P[10]. 2026-08-06 · D-Wave · H1-2026 revenue $5.9 M (−67% YoY) · reported CG.
Market & supply chain. Rydberg buys lasers, deflectors, vacuum and cameras from a thin supplier base; flux buys foundry runs and refrigerators. Money here is G1 instrument spend plus D-Wave's hybrid-solver G5 line; G3/G4 pay nothing.
IP & standards. No mechanism-specific patent family or standards body apart from the carrier hardware.
Roadmaps & track record. (2024-01 · for 2026 · QuEra 100 logical qubits · missed, replaced by Libra 2028 at >256 logical) R[9]; (2024 · for 2026 · Pasqal 10,000 physical · missed, restated to 2028) P[10]; (2025-05 · for 2029 · D-Wave 20,000 qubits · open) RG. Both atom vendors slipped a flagship target by two years; only D-Wave delivers on schedule.
Strategic reading. If one analog claim survives a full classical round, the tweezer vendors capture the value, holding a path to digital; otherwise this is a bridge product and whoever reaches gate operation fastest wins. Laser and cryoplant suppliers keep the pricing power.
Open niche: Replaying published analog instances against open classical solvers needs no vendor access and settles the field's one contested question; certifying analog output is an unclaimed QCVV niche.
Outlook & open questions
Confirm if any platform defends an unchallenged claim through 2028; demote if erosion repeats. Best case 2029: Rydberg vendors convert analog arrays into error-corrected digital machines. Worst case: analog stays a physics instrument. Open: does Pasqal reach 10,000 physical by 2028; does Libra hold at >256 logical?
Sources
[1] King et al. (D-Wave) — "Beyond-classical computation in quantum simulation" — arXiv, published Science Mar 2025 — 2024-03-01 — https://arxiv.org/abs/2403.00910
[2] Tindall, Mortier, Stoudenmire et al. — belief-propagation tensor-network simulation of the D-Wave instances — arXiv, published Science May 2026 — 2025-03-07 — https://arxiv.org/abs/2503.05693
[3] Mauron & Carleo — t-VMC simulation of quantum annealing dynamics — arXiv — 2025-03-11 — https://arxiv.org/abs/2503.08247
[4] Nocera, Raymond, Bernoudy, Amin, King (D-Wave/UBC) — "Evaluating classical simulations with a quantum processor" — arXiv P — 2025-08-21 — https://arxiv.org/abs/2508.15759
[5] Google Quantum AI — 69-qubit analog-digital quantum simulator — Nature — 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08460-3
[6] QuEra Computing et al. — string breaking in a lattice gauge theory on Aquila (256 atoms) — Nature — 2025 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09051-6
[7] Quantinuum — digital quantum simulation of magnetism — arXiv P — 2025-03-26 — https://arxiv.org/abs/2503.20870
[8] QuEra Computing — "QuEra expands $230 million financing round" — company newsroom C — 2025-09-09 — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[9] QuEra Computing — "QuEra announces 2028 fault-tolerant quantum computer and expanded AWS collaboration" — company newsroom R — 2026-06-15 — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[10] The Quantum Insider — "Pasqal completes SPAC merger with $360 million in cash" — trade press P — 2026-08-28 — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[11] Google — "Neutral-atom quantum computers" (neutral-atom hardware track) — company blog G — 2026-03-24 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
Open verification items
QuEra's cumulative funding (">$250 M") and the fuller investor list (Valor Equity, Rakuten, Commonwealth of Massachusetts) appear only in secondary reporting; the primary release names Google, SoftBank Vision Fund 2 and NVentures on 2025-09-09. Pasqal's 2025 revenue of €16.5 M is trade-press, not a filed statement. No primary source found for the exact date of Pasqal's Aeponyx acquisition. Whether D-Wave's "most frustrated instances" survive a further classical round beyond Tindall and Mauron/Carleo.
Аналоговая отжиговая эволюция
Непрерывная во времени гамильтонова эволюция (когерентная закалка, 3.6–27 ns), уводящая изинговские или ридберговские спины к основному состоянию; не дискретный гейт.
Вердикт. Ни у одной платформы нет неоспоренного заявления о преимуществе по состоянию на 4 сентября 2026 г.; фальсифицируется, если какое-либо переживёт полный раунд классических опровержений к 2028 году, и подтверждается как отсутствие преимущества, если размывание продолжит повторяться.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Непрерывная во времени гамильтонова эволюция — развёртка поперечного поля, отстройки лазера или радиуса блокады, — переносящая многочастичную систему к основному состоянию без всякого дискретного гейта. Кадоваки и Нисимори (1998) и Фарги с соавторами (2000) придали ей нынешнюю форму; D-Wave коммерциализировала её с 2011 года, а ридберговские массивы реализуют её оптикой вместо магнитного потока.
Носители изготовлены; характерная закалка ~4 ns, детерминированной запутывающей операции нет; собственного считывания нет — это механизм, а не кубит.
Дальнодействующее взаимодействие; низкочастотное или оптическое управление при милликельвинах или в вакууме; когерентная ошибка плюс паулиевская; сверхпроводниковая литография либо оптика пинцетов.
Физика и пределы
Расписание ограничено двумя тактами. Снизу — полосой управления: скоростью нарастания ЦАП для потока и переключением AOM для ридберговских систем: самые быстрые когерентные закалки D-Wave идут 3.6–27 ns на 1,222–5,627 кубитах D[1]. Сверху — декогерентностью. Между ними лежит условие адиабатичности, которое для трудных экземпляров требует времени, растущего обратно квадрату щели, а та сама закрывается экспоненциально, — поэтому полезным режимом оказывается быстрая диабатическая закалка, выход которой есть выборка, а не сертифицированный минимум. Ридберг добавляет спонтанное излучение, поток — шум 1/f. Этот пол сдвигается не более быстрой электроникой, а способом сертифицировать выборку.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-03 | Когерентная закалка 3.6–27 ns, до 5,627 кубитов; заявление о превосходстве над классическими методами | D-Wave | D[1] |
| 2025–26 | Заявление размыто тензорными сетями и t-VMC | Tindall; Mauron & Carleo | D[2][3] |
| 2025 | 69-кубитный аналого-цифровой симулятор, превосходство только по XEB | D[5] | |
| 2025 | Aquila, 256 атомов, разрыв струны в калибровочной теории, без заявления о преимуществе | QuEra | D[6] |
Доминирующее ограничение: отсутствие признанного сертификата того, что аналоговый выход соответствует гамильтониану.
Производство, материалы и цепочка поставок
Один механизм несут две цепочки поставок: сверхпроводниковая литография Nb/Al (D-Wave) и стеки «вакуум — лазеры — AOM» для пинцетов (QuEra, Pasqal). Нагрузки на ввод-вывод масштабируются противоположным образом: потоковые отжигатели проталкивают всё через одну милликельвиновую ступень на мультиплексированных ЦАП на кристалле, тогда как машины на пинцетах добавляют лазерную мощность, дефлекторы и систему регистрации изображения на каждый атом — ограничением становится оптический стол. Pasqal начала вытеснять объёмную оптику фотонной интегральной схемой (PIC) на нитриде кремния: четыре ловушки с одного чипа, время жизни атома ~27.5 s CG. Ни одно экспортное правило не называет аналоговую эволюцию: уязвимость наследуется от носителя — ECCN 4A906 и 3A904 для потоковой линии и ничего для оптики пинцетов.
Роль в стеке
Питает только аналоговые носители и ничего не даёт гейтовому стеку; стандартная ошибка в этой области — читать заявление об аналоговой выборке как гейтовое преимущество. Результат Quantinuum по магнетизму цитируют рядом с этими, но он представляет собой троттеризованное цифровое моделирование, конкурирующее за тот же бюджет D[7]. Производный такт неприменим; показателем является время закалки, от ~4 ns до µs, плюс одно измерение. Верификация здесь — это сравнение с классическими решателями, но никогда не рандомизированный бенчмаркинг, и цель постоянно смещается: заявление D-Wave от марта 2025 года было размыто за считаные недели [2][3], а её контрдовод утверждает, что использованное против неё масштабирование тензорных сетей не валидировано P[4]. По состоянию на 4 сентября 2026 г. вопрос не разрешён.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave Quantum | разработчик | США/Канада | Отжигатель на когерентной закалке; то самое спорное заявление | D[1] |
| QuEra Computing | разработчик | США | Ридберговская Aquila на Braket; Libra к 2028 | D[6] |
| Pasqal | разработчик | Франция | Аналоговые ридберговские массивы; на Nasdaq с 2026-08 | P[10] |
| Google Quantum AI | разработчик | США | Аналого-цифровой симулятор; атомное направление с 2026-03 | G |
Деньги. 2025-09-09 · QuEra · расширение раунда B · 230 M+ USD · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыто C[8]. 2026-08-28 · Pasqal · слияние через SPAC · ~360 M USD наличными · Nasdaq PSQL · закрыто P[10]. 2026-08-06 · D-Wave · выручка за первое полугодие 2026 $5.9 M (−67% г/г) · отчётность CG.
Рынок и цепочка поставок. Ридберговское направление закупает лазеры, дефлекторы, вакуумную технику и камеры у узкой базы поставщиков; потоковое — прогоны на фабриках (foundry) и рефрижераторы. Деньги здесь — это приборные закупки класса G1 плюс линия гибридных решателей D-Wave класса G5; G3/G4 не платят ничего.
ИС и стандарты. Ни патентного семейства, специфичного для механизма, ни органа стандартизации, помимо тех, что относятся к железу самого носителя.
Дорожные карты и послужной список. (2024-01 · на 2026 г. · QuEra, 100 логических кубитов · сорвано, заменено на Libra в 2028 г. с >256 логическими) R[9]; (2024 · на 2026 г. · Pasqal, 10,000 физических · сорвано, перенесено на 2028 г.) P[10]; (2025-05 · на 2029 г. · D-Wave, 20,000 кубитов · открыто) RG. Оба атомных поставщика сдвинули флагманскую цель на два года; в срок выполняет только D-Wave.
Стратегическое прочтение. Если хоть одно аналоговое заявление переживёт полный классический раунд, стоимость захватят поставщики пинцетных машин, имеющие путь к цифровому режиму; в противном случае это переходный продукт, и выигрывает тот, кто быстрее дойдёт до гейтовых операций. Ценовая власть остаётся у поставщиков лазеров и криоустановок.
Открытая ниша: Повторный прогон опубликованных аналоговых экземпляров задач на открытых классических решателях не требует доступа к оборудованию поставщика и решает единственный спорный вопрос области; сертификация аналогового выхода — незанятая ниша QCVV.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение, если хоть одна платформа отстоит неоспоренное заявление до конца 2028 года; понижение, если размывание повторится. Лучший случай к 2029: ридберговские поставщики превращают аналоговые массивы в цифровые машины с коррекцией ошибок. Худший случай: аналоговый режим остаётся физическим прибором. Открытые вопросы: дойдёт ли Pasqal до 10,000 физических к 2028 году; удержит ли Libra планку >256 логических?
Источники
[1] King et al. (D-Wave) — "Beyond-classical computation in quantum simulation" — arXiv, published Science Mar 2025 — 2024-03-01 — https://arxiv.org/abs/2403.00910
[2] Tindall, Mortier, Stoudenmire et al. — belief-propagation tensor-network simulation of the D-Wave instances — arXiv, published Science May 2026 — 2025-03-07 — https://arxiv.org/abs/2503.05693
[3] Mauron & Carleo — t-VMC simulation of quantum annealing dynamics — arXiv — 2025-03-11 — https://arxiv.org/abs/2503.08247
[4] Nocera, Raymond, Bernoudy, Amin, King (D-Wave/UBC) — "Evaluating classical simulations with a quantum processor" — arXiv P — 2025-08-21 — https://arxiv.org/abs/2508.15759
[5] Google Quantum AI — 69-qubit analog-digital quantum simulator — Nature — 2025-01 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08460-3
[6] QuEra Computing et al. — string breaking in a lattice gauge theory on Aquila (256 atoms) — Nature — 2025 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09051-6
[7] Quantinuum — digital quantum simulation of magnetism — arXiv P — 2025-03-26 — https://arxiv.org/abs/2503.20870
[8] QuEra Computing — "QuEra expands $230 million financing round" — company newsroom C — 2025-09-09 — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[9] QuEra Computing — "QuEra announces 2028 fault-tolerant quantum computer and expanded AWS collaboration" — company newsroom R — 2026-06-15 — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[10] The Quantum Insider — "Pasqal completes SPAC merger with $360 million in cash" — trade press P — 2026-08-28 — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/
[11] Google — "Neutral-atom quantum computers" (neutral-atom hardware track) — company blog G — 2026-03-24 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/
Открытые пункты верификации
Накопленное финансирование QuEra (">$250 M") и более полный список инвесторов (Valor Equity, Rakuten, Commonwealth of Massachusetts) фигурируют только во вторичных публикациях; первичный релиз от 2025-09-09 называет Google, SoftBank Vision Fund 2 и NVentures. Выручка Pasqal за 2025 год в €16.5 M взята из отраслевой прессы, а не из поданной отчётности. Первичного источника с точной датой приобретения Pasqal компании Aeponyx не найдено. Переживут ли «наиболее фрустрированные экземпляры» D-Wave ещё один классический раунд, помимо работ Tindall и Mauron/Carleo.
Cross-resonance (fixed-frequency, all-microwave)
All-microwave entangling gate driving one fixed-frequency transmon at its neighbour's frequency through a static bus; no flux line, no tunable coupler.
Verdict. Superseded on IBM's own fleet at Heron (2023-12) yet still the only two-qubit gate needing zero coupler control; it returns only if post-fabrication frequency trimming beats a flux DAC per coupler on cost.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Driving a control transmon at its neighbour's frequency through a fixed bus produces a ZX interaction; Chow, Córcoles, Gambetta et al. (IBM), 2011 D[1]. Kandala et al. reached CNOT 99.77(2)% in a single 180 ns pulse in 2021 by suppressing the static ZZ intrinsically, two fixed-frequency coupling elements retuning the dressed levels rather than extra cancellation drives D[2].
Coordinates: fabricated carrier, static connectivity, microwave control at room temperature; deterministic entangling at 10^-6.5 s (~320 ns typical, 180 ns best).
Coherent plus Pauli error; standard superconducting lithography, no added process.
Physics & limits
The ZX rate is second order, ∝ JΩ/(Δ(Δ+α)), fastest in the straddling regime −α < Δ < 0, so the detuning must sit inside a band of order the anharmonicity, ~300 MHz. The static ZZ, ∝ 2J²α/(Δ(Δ+α)), never switches off, so coherent error dominates the budget. The floor is not one pair but frequency targeting: every neighbour adds a collision constraint inside that band, and junction spread as fabricated is of order a per cent, so collision-free yield collapses with lattice size. What moves the floor is post-fabrication trimming — annealing junctions to target, 97.4% success D[7] — not better pulses.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2011 | First all-microwave CR entangling gate | IBM | D[1] |
| 2021-09-22 | CNOT 99.77(2)% in a single 180 ns pulse | IBM | D[2] |
| 2026-06-25 | Fixed-frequency lattice patch, CNOT > 98% simulated | Hanyang University | S[4] |
No fleet-average CR number was ever published; IBM's EPLG today (3.7×10⁻³ D[10]) is Heron hardware, which replaced CR in 2023-12 C[5]. The painful reference is Oxford/OQC's fixed-coupling CZ, 99.8% in 25 ns C[6] — no coupler control either, seven times faster.
Manufacturing, materials & supply chain
No process of its own. The cost lands in binning and trimming: a collision cannot be detuned away after fabrication, only masked in software or annealed out, so frequency targeting — laser annealing at IBM, alternating-bias annealing at Rigetti D[7] — is the supply-chain item CR drives. Its advantage is the I/O ledger: one drive line per qubit and nothing per coupler, where tunable couplers add a flux line and a DAC channel each, roughly 1.5–2× the lines. At 10³ that is a crowded fridge against an impossible one; at 10⁴–10⁶ it is the whole wiring budget. Export exposure is the carrier's (ECCN 3A901).
Role in the stack
The fixed-frequency branch of the superconducting-transmon path — IBM Falcon through Condor, 2019–2023 C[5] — providing entanglement with no coupler control; its alternative is the tunable coupler, and switching is a chip redesign, not firmware. On the derived clock it loses: 180–500 ns against ~50 ns for a tunable-coupler CZ, so every QEC cycle pays 3–7× on the gate layer. Verification: 99.77% is interleaved RB on an isolated pair, blind to spectators; CR error is coherent, so RB understates it and gate-set tomography is the honest measurement.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | developer (ex-user) | US | Invented and scaled CR to Condor; retired it at Heron | D[2] |
| Hanyang University | research | KR | Fixed-frequency lattice-patch design reviving CR | S[4] |
| OQC | developer | UK | Fixed-frequency coaxmons with a fixed-coupling CZ, not CR | C[6] |
Money.
2026-06-02 · IBM · investment commitment · > $10 B over five years · announced G[8]G
2026-06-03 · OQC · Series C · £260 M · Bullhound lead · closed C[9]G
No funding event or QBI stage names cross-resonance.
Market & supply chain. No incremental supplier: the same lithography, cryostat and coax chain, minus per-coupler flux electronics. It paid for G1 and early G2 only.
IP & standards. IBM holds the foundational family (Chow 2011, Kandala 2021); no dated CR-specific patent count was found as of 2026-09-04. Qiskit still ships CR as a native two-qubit template.
Roadmaps & track record. IBM (2022-05-10 · no long-term CR commitment · retired on schedule at Heron, 2023-12 G). Hanyang (2026-06-25 · simulation only · nothing fabricated). IBM's record is good precisely because it dropped CR when yield turned.
Strategic reading. Nobody wins from CR's supersession except tunable-coupler and cryogenic-control vendors. Its residual value is cheap wiring: if annealing reaches near-unity frequency-targeting yield, a fixed-frequency chiplet undercuts a tunable-coupler chip on cost. Power now sits with the control-electronics vendors — what CR was designed to avoid.
Open niche: CR's error is coherent and spectator-dependent, so the useful QCVV product is spectator-aware characterisation — gate-set tomography resolving residual ZZ against neighbour state — before anyone commits silicon to fixed-frequency revivals.
Outlook & open questions
Confirm by 2028: a fabricated fixed-frequency processor above eight qubits with CR fidelity published under simultaneous operation, or the Hanyang patch measured above 98%; else demote to legacy. Best case 2029: a cheap fixed-frequency chiplet; worst case, CR survives only as a Qiskit compilation target. Does anyone outside IBM run CR in production? Does frequency targeting reach collision-free yield past ~100 qubits? Would a foundry pick CR on cost rather than physics?
Sources
[1] Chow, Córcoles, Gambetta et al. (IBM), "Simple All-Microwave Entangling Gate for Fixed-Frequency Superconducting Qubits", Phys. Rev. Lett. 107, 080502, 2011 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.107.080502
[2] Kandala, Wei, Srinivasan, Magesan, Carnevale, Keefe, Klaus, Dial, McKay (IBM), "Demonstration of a High-Fidelity CNOT Gate for Fixed-Frequency Transmons with Engineered ZZ Suppression", Phys. Rev. Lett. 127, 130501, 2021-09-22 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501
[3] Zuchongzhi 3.0 (tunable couplers, contrast case), Phys. Rev. Lett. 134, 090601 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601
[4] Kim, Kang, Kwon (Hanyang University), "Lattice patch structure for fixed-frequency transmon quantum computer with high-fidelity CNOT gates", arXiv:2606.27017, 2026-06-25 S — https://arxiv.org/abs/2606.27017
[5] IBM Quantum roadmap C — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[6] Oxford (Leek Lab) / OQC, fixed-coupling CZ at 99.8% in 25 ns, 2025-03-21 C — https://oqc.tech/company/newsroom/oxford-research-group-demonstrate-fundamental-speed-up-of-two-qubit-gate
[7] Pappas, Field, Kopas et al. (Rigetti), "Alternating bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions", Communications Materials 5, 150, 2024-08-12 — https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
[8] IBM, "$10 billion investment FAQ", 2026-06-02 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[9] OQC, Series C, 2026-06-03 C — https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[10] IBM Quantum, "What's new Q2 2026" (fleet EPLG) — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
Open verification items
No fleet-average CR fidelity for IBM's pre-Heron generations (Falcon–Condor) was ever published; only the isolated-pair 99.77(2)% is sourced.
No CR-specific patent count from a named database was found as of 2026-09-04.
The PRL by Kandala et al. reports intrinsic ZZ suppression through two fixed-frequency coupling elements, not active cancellation.
Кросс-резонанс (фиксированная частота, полностью микроволновый)
Полностью микроволновый запутывающий гейт: трансмон фиксированной частоты возбуждают на частоте его соседа через статическую шину; ни линии потока, ни перестраиваемого каплера.
Вердикт. Вытеснен в собственном парке IBM начиная с Heron (2023-12), но всё ещё остаётся единственным двухкубитным гейтом, которому не нужно никакого управления элементом связи (каплером); он вернётся только если послеоперационная подгонка частот окажется по стоимости выгоднее потокового ЦАП на каждый каплер.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Возбуждение управляющего трансмона на частоте его соседа через фиксированную шину порождает ZX-взаимодействие; Chow, Córcoles, Gambetta et al. (IBM), 2011 D[1]. Kandala et al. в 2021 году получили CNOT 99.77(2)% одним импульсом длительностью 180 ns, подавив статическое ZZ внутренним образом: два элемента связи фиксированной частоты перестраивают одетые уровни, вместо того чтобы добавлять компенсирующие воздействия D[2].
Координаты: изготавливаемый носитель, статическая связность, микроволновое управление при комнатной температуре; детерминированное запутывание на уровне 10^-6.5 s (~320 ns типично, 180 ns лучший результат).
Ошибки когерентные плюс паулиевские; стандартная сверхпроводящая литография, дополнительных техпроцессов нет.
Физика и пределы
Скорость ZX имеет второй порядок, ∝ JΩ/(Δ(Δ+α)), и максимальна в «оседлавшем» режиме −α < Δ < 0, поэтому расстройка обязана лежать в полосе порядка ангармоничности, ~300 MHz. Статическое ZZ, ∝ 2J²α/(Δ(Δ+α)), не выключается никогда, поэтому в бюджете доминирует когерентная ошибка. Предел задаётся не отдельной парой, а попаданием в частоты: каждый сосед добавляет ограничение по частотным столкновениям внутри той же полосы, а разброс переходов при изготовлении имеет порядок процента, так что выход годных без столкновений обрушивается с ростом решётки. Предел сдвигает послеоперационная подгонка — отжиг переходов в целевую точку с успехом 97.4% D[7], — а не улучшение импульсов.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2011 | Первый полностью микроволновый запутывающий CR-гейт | IBM | D[1] |
| 2021-09-22 | CNOT 99.77(2)% одним импульсом 180 ns | IBM | D[2] |
| 2026-06-25 | Решёточный «патч» на фиксированных частотах, CNOT > 98% по моделированию | Hanyang University | S[4] |
Показателя CR, усреднённого по парку машин, никогда не публиковали; сегодняшний EPLG у IBM (3.7×10⁻³ D[10]) относится к аппаратуре Heron, заменившей CR в 2023-12 C[5]. Болезненный ориентир — CZ с фиксированной связью от Oxford/OQC, 99.8% за 25 ns C[6]: тоже без управления каплером и в семь раз быстрее.
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного техпроцесса нет. Затраты ложатся на сортировку и подгонку: частотное столкновение нельзя развести расстройкой после изготовления, его можно лишь замаскировать программно или вывести отжигом, поэтому именно попадание в частоты — лазерный отжиг у IBM, отжиг со знакопеременным смещением у Rigetti D[7] — и есть та позиция цепочки поставок, которую порождает CR. Его преимущество лежит в балансе ввода-вывода: одна линия возбуждения на кубит и ничего на элемент связи, тогда как перестраиваемые каплеры добавляют по линии потока и каналу ЦАП каждый, то есть примерно в 1.5–2× больше линий. На уровне 10³ это разница между тесным криостатом и невозможным; на уровне 10⁴–10⁶ — это весь бюджет монтажа. Экспозиция по экспортному контролю — носителя (ECCN 3A901).
Роль в стеке
Ветвь фиксированных частот на пути платформы «сверхпроводящий трансмон» — IBM от Falcon до Condor, 2019–2023 C[5], — дающая запутывание без управления каплером; его альтернатива — перестраиваемый каплер, и переход между ними означает переработку кристалла, а не прошивки. По производному такту он проигрывает: 180–500 ns против ~50 ns у CZ с перестраиваемым каплером, так что каждый цикл QEC переплачивает на слое гейтов в 3–7×. Верификация: 99.77% — это чередующийся RB на изолированной паре, слепой к кубитам-наблюдателям; ошибка CR когерентна, поэтому RB её занижает, а честным измерением является томография набора гейтов.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | разработчик (бывший пользователь) | США | Изобрела CR и масштабировала его до Condor; вывела из обращения на Heron | D[2] |
| Hanyang University | исследования | Южная Корея | Проект решёточного «патча» на фиксированных частотах, возрождающий CR | S[4] |
| OQC | разработчик | Великобритания | Коаксмоны фиксированной частоты с CZ на фиксированной связи, а не CR | C[6] |
Деньги.
2026-06-02 · IBM · инвестиционное обязательство · > $10 B в течение пяти лет · объявлено G[8]G
2026-06-03 · OQC · Series C · £260 M · лид Bullhound · закрыт C[9]G
Ни одно событие финансирования и ни один этап QBI не называют кросс-резонанс.
Рынок и цепочка поставок. Дополнительных поставщиков нет: та же литография, тот же криостат и та же коаксиальная цепочка минус потоковая электроника на каждый каплер. Он оплачивал только G1 и ранний G2.
ИС и стандарты. Базовое патентное семейство принадлежит IBM (Chow 2011, Kandala 2021); датированного подсчёта патентов, специфичных для CR, по состоянию на 2026-09-04 не найдено. Qiskit по-прежнему поставляет CR как нативный двухкубитный шаблон.
Дорожные карты и послужной список. IBM (2022-05-10 · долгосрочных обязательств по CR не брала · выведен из обращения в срок на Heron, 2023-12 G). Hanyang (2026-06-25 · только моделирование · ничего не изготовлено). Послужной список IBM хорош именно потому, что она отказалась от CR, когда выход годных пошёл не туда.
Стратегическое прочтение. От вытеснения CR не выигрывает никто, кроме поставщиков перестраиваемых каплеров и криогенного управления. Его остаточная ценность — дешёвый монтаж: если отжиг доведёт выход годных по попаданию в частоты почти до единицы, чиплет на фиксированных частотах окажется по стоимости ниже кристалла с перестраиваемыми каплерами. Сила сейчас находится у поставщиков управляющей электроники — ровно то, чего CR был призван избежать.
Открытая ниша: ошибка CR когерентна и зависит от кубитов-наблюдателей, поэтому полезным продуктом QCVV является характеризация с их учётом — томография набора гейтов, разрешающая остаточное ZZ по состоянию соседа, — прежде чем кто-либо вложит кремний в возрождение фиксированных частот.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028: изготовленный процессор на фиксированных частотах более чем на восемь кубитов с опубликованной точностью CR при одновременной работе гейтов либо измеренный «патч» Hanyang выше 98%; иначе понизить до наследия. Лучший случай, 2029: дешёвый чиплет на фиксированных частотах; худший — CR выживает лишь как цель компиляции в Qiskit. Использует ли CR в продуктиве кто-нибудь, кроме IBM? Достигает ли попадание в частоты выхода годных без столкновений за пределами ~100 кубитов? Выберет ли фабрика (foundry) CR по стоимости, а не по физике?
Источники
[1] Chow, Córcoles, Gambetta et al. (IBM), "Simple All-Microwave Entangling Gate for Fixed-Frequency Superconducting Qubits", Phys. Rev. Lett. 107, 080502, 2011 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.107.080502
[2] Kandala, Wei, Srinivasan, Magesan, Carnevale, Keefe, Klaus, Dial, McKay (IBM), "Demonstration of a High-Fidelity CNOT Gate for Fixed-Frequency Transmons with Engineered ZZ Suppression", Phys. Rev. Lett. 127, 130501, 2021-09-22 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.130501
[3] Zuchongzhi 3.0 (tunable couplers, contrast case), Phys. Rev. Lett. 134, 090601 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601
[4] Kim, Kang, Kwon (Hanyang University), "Lattice patch structure for fixed-frequency transmon quantum computer with high-fidelity CNOT gates", arXiv:2606.27017, 2026-06-25 S — https://arxiv.org/abs/2606.27017
[5] IBM Quantum roadmap C — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[6] Oxford (Leek Lab) / OQC, fixed-coupling CZ at 99.8% in 25 ns, 2025-03-21 C — https://oqc.tech/company/newsroom/oxford-research-group-demonstrate-fundamental-speed-up-of-two-qubit-gate
[7] Pappas, Field, Kopas et al. (Rigetti), "Alternating bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions", Communications Materials 5, 150, 2024-08-12 — https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
[8] IBM, "$10 billion investment FAQ", 2026-06-02 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[9] OQC, Series C, 2026-06-03 C — https://oqc.tech/company/newsroom/series-c
[10] IBM Quantum, "What's new Q2 2026" (fleet EPLG) — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026
Открытые пункты верификации
Усреднённая по парку машин точность CR для дохероновских поколений IBM (Falcon–Condor) никогда не публиковалась; источником подтверждены только 99.77(2)% на изолированной паре.
Подсчёта патентов, специфичных для CR, из поименованной базы данных по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
В статье PRL Kandala и соавт. сообщают о внутреннем подавлении ZZ посредством двух элементов связи фиксированной частоты, а не об активной компенсации.
CV Gaussian gates + GKP-assisted non-Gaussian ops
Beam-splitters, squeezers and homodyne feed-forward on optical modes, with GKP grid states supplying the non-Gaussian resource fault tolerance requires.
Verdict. On-chip GKP effective squeezing is 0.62 dB against the ~10 dB the architecture needs — an ~8.7× grid-noise-variance gap. If Xanadu's 2028–29 fault-tolerance milestone slips, this is the slowest photonic track.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Gates act on optical quadratures — beam-splitters, phase shifts, squeezers — closed by homodyne feed-forward. Gaussian operations with homodyne detection are classically simulable, so universality needs a non-Gaussian resource: the Gottesman–Kitaev–Preskill grid state, 2001 S[3]. Time-domain multiplexing predates the companies — the University of Tokyo entangled over 10,000 modes in 2013 D[4]; Xanadu added the modular chip version D[1] and the first integrated GKP source D[2]. Coordinates: flying carrier, partly fabricated, ~1 µs deterministic step, Gaussian-noise and loss-dominated error; electro-optic control at room temperature, photonic-IC fabrication.
Physics & limits
Loss acts as a Gaussian random-displacement channel on the grid, blurring the GKP peaks until modular-quadrature measurement cannot resolve the logical value; the floor is effective squeezing, not gate count. Xanadu's on-chip source reports 0.62 dB D[2] — grid-noise variance ~0.87 of vacuum against ~0.10 at the ~10 dB assumed, an ~8.7× reduction still to find S, a different quantity from Xanadu's 24.1× loss factor above threshold C[6]. Only lower per-element loss, better sources and deeper multiplexing move it. Feed-forward adds a second floor: electronics must act inside the ~1 µs clock, and the published CV loop is 196 ns P[7].
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2013-11 | >10,000-mode time-domain CV cluster state | Univ. of Tokyo | D[4] |
| 2025-01 | Aurora: 35 chips, 12 modes per 1 MHz cycle, 2 h, ~14 dB loss | Xanadu | D[1] |
| 2025-06-05 | First integrated GKP source, 0.62 dB effective squeezing, SiN | Xanadu | D[2] |
No GKP logical qubit exists; Aurora ran two hours without error correction and reported no logical fidelity, so it shows stability, not computation D[1].
Manufacturing, materials & supply chain
Fabrication is silicon-nitride lithography on 300 mm-class wafers, shared with the discrete-variable sector; the CV-specific additions are squeezers and high-efficiency homodyne receivers rather than switches, and the GKP source runs at room temperature D[2]. Packaging is Corning fibre arrays and DISCO singulation C[9]. Control is the heavy part: every mode needs a homodyne receiver, an ADC and a loop closing inside the clock, scaling linearly with no published shortcut. At 10³ modes that is a rack of receivers, at 10⁴ the analogue front end dominates, and nothing addresses 10⁶. ECCN 4A906 applies to the machine G.
Role in the stack
The continuous-variable path's gate layer, requiring squeezed sources and room-temperature feed-forward. It substitutes for rather than complements discrete-variable fusion: CV measures quadratures where fusion detects single photons, so switching paths replaces sources, detectors and decoders together. Derived clock 1.0 MHz D[1]. Verification is thin: the 0.62 dB is single-group, unreplicated, and routinely confused with raw quadrature squeezing — the 1.4 dB in periodically poled TFLN P[5] is a different quantity.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | developer | CA | Aurora, integrated GKP source, GKP+qLDPC roadmap | D[1]D[2] |
| University of Tokyo | research | JP | Origin of large-scale time-domain CV cluster states | D[4] |
| Corning | supplier | US | Fibre arrays behind Xanadu's coupling figure | C[9] |
Money.
2025-11-06 · Xanadu · DARPA QBI Stage B selection · up to USD 15 M · DARPA · announced G
2026-03-26 · Xanadu · SPAC merger with Crane Harbor · ~USD 302 M gross, ~40% below plan · closed CG
2026-08-28 · Xanadu · Toronto factory funding · CAD 195 M · Government of Canada · announced C[6]
2026-08-31 · Xanadu · liquidity · ~USD 686 M at 2026-06-30 · reported CG
Market & supply chain. One commercial actor, so no market — only Xanadu's supply relationships and the packaging concentration it shares with photonics generally. CV pays for G1 today; G3/G4 only if squeezing closes, G6 the natural adjacency.
IP & standards. No dated CV/GKP patent count from a named database as of 2026-09-04; Strawberry Fields/Blackbird is the only CV-native open-source stack, used by no other vendor.
Roadmaps & track record. The 2026-08-31 release is Xanadu's first quantified schedule (promised 2026-08: fault tolerance 2028–29, 200 logical qubits 2029, 1,000+ by 2031) — too new to score C[6]; against it stands one miss, the SPAC closing ~40% below plan CG. Its physics claims are self-critical; its financing claims are not.
Strategic reading. If effective squeezing improves an order of magnitude, CV's flying room-temperature carrier is the natural networking substrate and G6 is Xanadu's to lose. If not, no second actor exists to inherit the track, and its suppliers are worth more than its architecture.
Open niche: a small QCVV group could own the missing measurement discipline — reporting effective squeezing, raw squeezing and loss at declared reference planes, so 0.62 dB and 1.4 dB stop being quoted as commensurable.
Outlook & open questions
Confirm by 2027: effective squeezing above 3 dB on chip; demote the 2028–29 milestone if it stays below 1 dB. Best case 2029: a small GKP logical qubit at low distance. Worst case: uncorrected demonstrations continue and the schedule slips as the financing did. Open: how much of the gap is loss versus fabrication; do homodyne front-ends scale.
Sources
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] Xanadu, "Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits," Nature, 2025-06-05 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[3] Gottesman, Kitaev, Preskill, "Encoding a qubit in an oscillator," Phys. Rev. A 64, 012310, 2001 S — https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.64.012310
[4] Yokoyama, Ukai, Armstrong, Sornphiphatphong, Kaji, Suzuki, Yoshikawa, Yonezawa, Menicucci, Furusawa (University of Tokyo), "Ultra-large-scale continuous-variable cluster states multiplexed in the time domain," Nature Photonics, 2013-11-17 D — https://www.nature.com/articles/nphoton.2013.287
[5] Shi et al., "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides," arXiv:2508.08599, 2025-08-12 P — https://arxiv.org/abs/2508.08599
[6] Xanadu, "Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2031," GlobeNewswire, 2026-08-31 C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[7] Duggan, Filgis, Bregnsbo, Saalmüller, Neergaard-Nielsen, Wintermantel, Andersen, "FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications," arXiv:2606.03500, 2026-06-02 P — https://arxiv.org/abs/2606.03500
[8] HPCwire, "Xanadu Unveils 1st On-Chip Error-Resistant Photonic Qubit," 2025-06-05 P — https://www.hpcwire.com/off-the-wire/xanadu-unveils-1st-on-chip-error-resistant-photonic-qubit/
[9] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
Open verification items
The nature.com page for the GKP source could not be consulted; its date, platform and room-temperature operation are taken from the publisher's press coverage [8], and the 0.62 dB figure from the main report. The ~10 dB threshold is the main report's figure; published GKP threshold estimates vary with decoder and architecture and no single authoritative value was verified here. The 0.87→0.10 variance conversion is derived here, not quoted. Xanadu's 24.1× loss factor and the 0.62 dB effective squeezing are different quantities that no source reconciles. Affiliations for arXiv:2606.03500 and arXiv:2508.08599 were not confirmed from their abstract pages. No independent replication of the 0.62 dB result exists.
Гауссовы гейты в CV + негауссовы операции на основе GKP
Светоделители, сжиматели и гомодинное упреждающее управление над оптическими модами, где решёточные состояния GKP поставляют негауссов ресурс, требуемый отказоустойчивостью.
Вердикт. Эффективное сжатие GKP на кристалле составляет 0.62 дБ против ~10 дБ, необходимых архитектуре, — разрыв в ~8.7× по дисперсии шума решётки. Если веха отказоустойчивости Xanadu на 2028–29 годы сорвётся, это самое медленное направление в фотонике.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Гейты действуют на оптические квадратуры — светоделители, фазовые сдвиги, сжиматели — и замыкаются гомодинным упреждающим управлением. Гауссовы операции с гомодинным детектированием классически моделируемы, поэтому для универсальности необходим негауссов ресурс: решёточное состояние Gottesman–Kitaev–Preskill, 2001 год S[3]. Мультиплексирование во временной области старше самих компаний — University of Tokyo запутал более 10,000 мод ещё в 2013 году D[4]; Xanadu добавила модульную версию на кристалле D[1] и первый интегральный источник GKP D[2]. Координаты: летящий носитель, частично изготавливаемый, детерминированный шаг ~1 мкс, ошибки с доминированием гауссова шума и потерь; электрооптическое управление при комнатной температуре, изготовление фотонных ИС.
Физика и пределы
Потери действуют на решётку как гауссов канал случайных смещений, размывая пики GKP до тех пор, пока измерение квадратуры по модулю перестаёт разрешать логическое значение; пол здесь задаёт эффективное сжатие, а не число гейтов. Источник Xanadu на кристалле даёт 0.62 дБ D[2] — дисперсия шума решётки ~0.87 от вакуумной против ~0.10 при предполагаемых ~10 дБ, то есть искомое сокращение в ~8.7× ещё только предстоит найти S; это иная величина, нежели превышение порога по потерям в 24.1×, которое приводит Xanadu C[6]. Сдвинуть её способны только меньшие потери на элемент, лучшие источники и более глубокое мультиплексирование. Упреждающее управление добавляет второй пол: электроника обязана отработать внутри такта ~1 мкс, а опубликованная CV-петля составляет 196 нс P[7].
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2013-11 | CV-кластерное состояние на >10,000 мод во временной области | Univ. of Tokyo | D[4] |
| 2025-01 | Aurora: 35 кристаллов, 12 мод на такт 1 МГц, 2 ч, потери ~14 дБ | Xanadu | D[1] |
| 2025-06-05 | Первый интегральный источник GKP, эффективное сжатие 0.62 дБ, SiN | Xanadu | D[2] |
Логического кубита GKP не существует; Aurora проработала два часа без коррекции ошибок и не сообщила ни одного значения логической точности (fidelity), так что она демонстрирует стабильность, а не вычисление D[1].
Производство, материалы и цепочка поставок
Изготовление — литография по нитриду кремния на пластинах класса 300 мм, общая с сектором дискретных переменных; специфичны для CV не коммутаторы, а сжиматели и высокоэффективные гомодинные приёмники, причём источник GKP работает при комнатной температуре D[2]. Корпусирование — волоконные сборки Corning и разделение пластин установками DISCO C[9]. Тяжёлая часть — управление: каждой моде нужны гомодинный приёмник, АЦП и петля, замыкающаяся внутри такта, и всё это растёт линейно, без опубликованных обходных путей. При 10³ мод это стойка приёмников, при 10⁴ доминирует аналоговый входной тракт, а для 10⁶ решения нет вовсе. К машине применима позиция ECCN 4A906 G.
Роль в стеке
Слой гейтов для пути платформы в непрерывных переменных; требует источников сжатого света и упреждающего управления при комнатной температуре. Он не дополняет, а замещает слияние в дискретных переменных: CV измеряет квадратуры там, где слияние детектирует одиночные фотоны, поэтому смена пути платформы разом меняет источники, детекторы и декодеры. Производный такт 1.0 МГц D[1]. Верификация скудна: 0.62 дБ получены одной группой, не воспроизведены и регулярно смешиваются с сырым квадратурным сжатием — 1.4 дБ в периодически поляризованном TFLN P[5] есть совсем иная величина.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | разработчик | Канада | Aurora, интегральный источник GKP, дорожная карта GKP+qLDPC | D[1]D[2] |
| University of Tokyo | исследования | Япония | Родоначальник крупномасштабных CV-кластерных состояний во временной области | D[4] |
| Corning | поставщик | США | Волоконные сборки, стоящие за цифрой стыковки Xanadu | C[9] |
Деньги.
2025-11-06 · Xanadu · отбор в DARPA QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · объявлено G
2026-03-26 · Xanadu · слияние через SPAC с Crane Harbor · ~USD 302 M брутто, на ~40% ниже плана · закрыто CG
2026-08-28 · Xanadu · финансирование завода в Торонто · CAD 195 M · Правительство Канады · объявлено C[6]
2026-08-31 · Xanadu · ликвидность · ~USD 686 M на 2026-06-30 · по отчётности CG
Рынок и цепочка поставок. Коммерческий актор один, поэтому рынка нет — есть лишь снабженческие связи Xanadu и та же концентрация в корпусировании, что и у фотоники в целом. Сегодня CV окупается для G1; G3/G4 — только если сжатие закроет разрыв, G6 — естественное смежное направление.
ИС и стандарты. По состоянию на 2026-09-04 датированного подсчёта патентов по CV/GKP из поимённо названной базы нет; Strawberry Fields/Blackbird — единственный открытый стек, изначально ориентированный на CV, и им не пользуется ни один другой вендор.
Дорожные карты и послужной список. Релиз от 2026-08-31 — первый количественно определённый график Xanadu (обещано в 2026-08: отказоустойчивость в 2028–29 годах, 200 логических кубитов в 2029-м, свыше 1,000 к 2031-му), он слишком свеж, чтобы его оценивать C[6]; против него стоит один провал — закрытие SPAC на ~40% ниже плана CG. Утверждения компании по физике самокритичны, утверждения по финансированию — нет.
Стратегическое прочтение. Если эффективное сжатие вырастет на порядок, летящий носитель CV при комнатной температуре становится естественной средой для сетей, и G6 достаётся Xanadu — разве что она упустит его сама. Если нет, второго актора, способного унаследовать это направление, не существует, и её поставщики стоят дороже её архитектуры.
Открытая ниша: небольшая группа QCVV могла бы занять недостающую измерительную дисциплину — отчётность по эффективному сжатию, сырому сжатию и потерям при объявленных опорных плоскостях, чтобы 0.62 дБ и 1.4 дБ перестали цитироваться как соизмеримые величины.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027 году: эффективное сжатие выше 3 дБ на кристалле; понизить в ранге веху 2028–29 годов, если оно останется ниже 1 дБ. Лучший сценарий к 2029 году: небольшой логический кубит GKP при малом расстоянии. Худший сценарий: демонстрации без коррекции ошибок продолжаются, а график срывается так же, как сорвалось финансирование. Открытые вопросы: какая часть разрыва приходится на потери, а какая на изготовление; масштабируются ли гомодинные входные тракты.
Источники
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] Xanadu, "Integrated photonic source of Gottesman–Kitaev–Preskill qubits," Nature, 2025-06-05 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[3] Gottesman, Kitaev, Preskill, "Encoding a qubit in an oscillator," Phys. Rev. A 64, 012310, 2001 S — https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.64.012310
[4] Yokoyama, Ukai, Armstrong, Sornphiphatphong, Kaji, Suzuki, Yoshikawa, Yonezawa, Menicucci, Furusawa (University of Tokyo), "Ultra-large-scale continuous-variable cluster states multiplexed in the time domain," Nature Photonics, 2013-11-17 D — https://www.nature.com/articles/nphoton.2013.287
[5] Shi et al., "Squeezed light generation in periodically poled thin-film lithium niobate waveguides," arXiv:2508.08599, 2025-08-12 P — https://arxiv.org/abs/2508.08599
[6] Xanadu, "Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2031," GlobeNewswire, 2026-08-31 C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[7] Duggan, Filgis, Bregnsbo, Saalmüller, Neergaard-Nielsen, Wintermantel, Andersen, "FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications," arXiv:2606.03500, 2026-06-02 P — https://arxiv.org/abs/2606.03500
[8] HPCwire, "Xanadu Unveils 1st On-Chip Error-Resistant Photonic Qubit," 2025-06-05 P — https://www.hpcwire.com/off-the-wire/xanadu-unveils-1st-on-chip-error-resistant-photonic-qubit/
[9] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
Открытые пункты верификации
Страница nature.com для источника GKP оказалась недоступна; её дата, платформа и работа при комнатной температуре взяты из освещения издателя в прессе [8], а цифра 0.62 дБ — из основного отчёта. Порог ~10 дБ — цифра основного отчёта; опубликованные оценки порога GKP меняются в зависимости от декодера и архитектуры, и единого авторитетного значения здесь не верифицировано. Пересчёт дисперсии 0.87→0.10 выведен здесь, а не процитирован. Превышение порога по потерям в 24.1× у Xanadu и эффективное сжатие 0.62 дБ — разные величины, которые ни один источник не согласует. Аффилиации для arXiv:2606.03500 и arXiv:2508.08599 по страницам их аннотаций не подтверждены. Независимого воспроизведения результата 0.62 дБ не существует.
Microwave / optical spin gates (defect centres, 1Q spins)
Resonant microwave rotation of a defect electron spin, hyperfine-conditional rotation of its neighbouring nuclei, and optical pulses for initialisation and readout.
Verdict. Sub-0.1% single-node gate error, but the optical cycles that initialise and read the spin are also its dominant decoherence source, and no benchmark in use separates the two.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Resonant microwave drive rotates a colour centre's electron spin between ground-state sublevels — 2.87 GHz at zero field for NV, a Zeeman-split pair for the group-IV centres. Hyperfine coupling to ¹³C or ¹⁴N neighbours makes them addressable by conditional rotations — a register from one defect. Optical pulses do the initialisation and readout microwaves cannot. Coherent single-defect Rabi driving dates to 2004; the benchmark is Fujitsu/QuTech gate-set tomography below 0.1% P[1].
Coordinates: engineered placement of a natural defect, static, entangling near 1 µs (electron) and milliseconds (nuclear); microwave plus optical control; Pauli and coherent error.
Physics & limits
Two rates set the architecture: megahertz electron Rabi gives gates of tens to hundreds of nanoseconds, while hyperfine-conditional nuclear gates run at kilohertz — three orders slower, so the long-lived memory is the slow one. The floor is optical duty cycle, not microwave power: every initialisation or readout pulse drives the defect through an excited state that can ionise it and shifts the local charge environment, so the error of the next gate depends on how many photons the last one scattered. Isotopic ¹²C purity lengthens T₂ but does nothing about that; only fewer optical cycles per operation move the floor, which is why Delft's ~10× collection gain is a gate result as much as a link result D[2].
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-03-28 | NV 1Q and 2Q gate error below 0.1% by gate-set tomography | Fujitsu with QuTech | P[1] |
| 2026-01-15 | resonant photon collection ~0.05% → ~0.5%, echo coherence above 100 µs kept | QuTech | D[2] |
| 2026-05-26 | unconditional teleported CNOT between cryostats, 63(4)% | QuTech | D[3] |
Dominant term: optically induced charge instability, not microwave control.
Manufacturing, materials & supply chain
The gate inherits diamond's constraints: CVD growth from Element Six, implanted defects, per-device nanophotonics. Nothing in the drive chain multiplexes: each addressed defect needs its own resonant laser line, microwave feed and detector channel, so hardware scales linearly with sites — the opposite of a shared microwave plant. Control latency is set by the link, not the gate: the teleported CNOT needed feed-forward inside the memory lifetime D[3]. At 10³ sites the wall is laser count and optical fan-out, with no published plan. No export rule names colour centres.
Role in the stack
Requires the colour-centre carrier and provides the gate the defect-node path uses. Its clock contribution never binds: ~10⁻⁷–10⁻⁶ s electron gates against ~100 µs readout and links six to nine orders slower; no code runs on the defect path, so sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset has no value here and the link rate is the clock. Verification: the sub-0.1% figure is one collaboration, published through a press release, and gate-set tomography as applied does not separate microwave error from optically induced charge-state error — a composite that will not transfer to another readout duty cycle. The teleported CNOT is unconditional, unlike the post-selected T-centre result at Bell 0.60(8) P[7].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | developer | Netherlands | Cavity NV control, remote gate | D[2][3] |
| Fujitsu | user | Japan | Joint NV gate programme | P[1] |
| Quantum Brilliance | developer | Australia | Room-temperature units | P[6] |
| Photonic Inc. | developer | Canada | T-centre spin control | P[7] |
| Element Six | supplier | UK | Merchant CVD diamond | P[4] |
Money. 2026-05-12 · Photonic Inc. · equity · USD 200 M at USD 2 B · Microsoft returning · closed CG. 2026-07 · QuantumDiamonds · EUR 91 M, EUR 76 M of it EU Chips Act · closed P[4]. 2025-01 · Quantum Brilliance · Series A · USD 20 M · ~USD 58 M cumulative · closed P[4]. No QBI stage names this gate mechanism.
Market & supply chain. One merchant diamond supplier and a thin detector base are the concentration risks; microwave hardware is shared with every modality. Pays into G6 and sensing; no G3 or G4 money reaches this gate.
IP & standards. No dated patent family from a named database as of 4 Sep 2026; no standards body covers defect-spin control.
Roadmaps & track record. Quantum Brilliance (units at three laboratories · delivered, sites undated) P[6]. SaxonQ (QC2026 Dual Core · shipped) P[4]. Photonic Inc. (fault tolerance "within five years" of 2023-11 · unmet). Credibility is inverted: the smallest actors ship, the best-funded promises.
Strategic reading. This gate wins only inside a networking or edge thesis, not the fault-tolerance budget. Suppliers hold leverage: no vendor sells an integrated defect-control stack.
Open niche: the open QCVV problem is separating optically induced charge-state error from microwave gate error, which benchmarking and tomography conflate. Sweeping readout duty cycle would give a number that transfers between labs.
Outlook & open questions
Confirm/demote (12–24 months): a peer-reviewed sub-0.1% gate-set result with an explicit charge-state error term confirms; two more years of press-release fidelities demotes it. Best case 2029: a small error-detected multi-node register. Worst case: excellent gates that never enter a code. Open: (1) can optical addressing be multiplexed; (2) does anyone report nuclear-gate times with fidelities; (3) does a defect platform reach a logical qubit.
Sources
[1] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gate-set tomography below 0.1%; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[2] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
[3] Hanson et al. (QuTech, Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 D
[4] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[5] Knaut et al. (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[6] Quantum Brilliance · news and deployments (Oak Ridge, Fraunhofer IAF, Pawsey; dates not stated) · company page · accessed 2026-09-04 · https://quantumbrilliance.com/news P
[7] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704 · 2024-06-03 · https://arxiv.org/html/2406.01704v1 P
Open verification items
- The below-0.1% NV gate-set-tomography figure rests on a joint Fujitsu/QuTech press release relayed by trade press [1]; no peer-reviewed publication with error bars or an error budget was located. Tagged P here, not D as in the main report and graph record.
- No source found that reports nuclear-spin gate durations alongside the NV fidelity numbers, so the kilohertz Rabi rate is stated as a mechanism, not a measured device figure.
- Quantum Brilliance's deployment sites are named without dates [6]; no 2025–2026 funding beyond the January 2025 Series A was found.
- No dated roadmap with qubit counts exists for any defect-gate actor.
Микроволновые / оптические спиновые гейты (дефектные центры, 1Q-спины)
Резонансный микроволновый поворот электронного спина дефекта, поворот соседних ядер, обусловленный сверхтонкой связью, и оптические импульсы для инициализации и считывания.
Вердикт. Ошибка гейта в одном узле ниже 0.1%, но оптические циклы, которыми спин инициализируют и считывают, являются и главным источником его декогеренции, а ни один применяемый бенчмарк эти два вклада не разделяет.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Резонансное микроволновое возбуждение поворачивает электронный спин центра окраски между подуровнями основного состояния — 2.87 GHz в нулевом поле для NV, зеемановски расщеплённая пара для центров IV группы. Сверхтонкая связь с соседними ¹³C или ¹⁴N делает их адресуемыми условными поворотами: целый регистр из одного дефекта. Оптические импульсы выполняют инициализацию и считывание, недоступные микроволнам. Когерентная раби-накачка одиночного дефекта известна с 2004 года; эталоном служит томография набора гейтов Fujitsu/QuTech с результатом ниже 0.1% P[1].
Координаты: инженерно заданное размещение естественного дефекта, неподвижный, запутывание около 1 µs (электрон) и миллисекунды (ядро); управление микроволновое плюс оптическое; ошибки паулиевские и когерентные.
Физика и пределы
Архитектуру задают две частоты: мегагерцовая раби-частота электрона даёт гейты длительностью в десятки-сотни наносекунд, тогда как ядерные гейты, обусловленные сверхтонкой связью, идут на килогерцах — на три порядка медленнее, так что долгоживущая память оказывается медленной. Пол задаётся оптической скважностью, а не микроволновой мощностью: каждый импульс инициализации или считывания проводит дефект через возбуждённое состояние, способное его ионизовать, и смещает локальное зарядовое окружение, поэтому ошибка следующего гейта зависит от того, сколько фотонов рассеял предыдущий. Изотопная чистота по ¹²C удлиняет T₂, но против этого не помогает ничем; пол сдвигает только сокращение числа оптических циклов на операцию — потому ~10-кратный выигрыш в сборе света, полученный в Delft, есть результат по гейту в той же мере, что и по каналу связи D[2].
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-03-28 | Ошибка 1Q- и 2Q-гейтов NV ниже 0.1% по томографии набора гейтов | Fujitsu совместно с QuTech | P[1] |
| 2026-01-15 | Резонансный сбор фотонов ~0.05% → ~0.5% при сохранении когерентности по эху выше 100 µs | QuTech | D[2] |
| 2026-05-26 | Безусловный телепортированный CNOT между криостатами, 63(4)% | QuTech | D[3] |
Доминирующий член: оптически индуцированная зарядовая нестабильность, а не микроволновое управление.
Производство, материалы и цепочка поставок
Гейт наследует ограничения алмаза: CVD-рост от Element Six, имплантированные дефекты, нанофотоника под каждое устройство. В тракте возбуждения не мультиплексируется ничто: каждому адресуемому дефекту нужны собственная резонансная лазерная линия, микроволновый подвод и канал детектора, поэтому аппаратура растёт линейно с числом узлов — полная противоположность общей микроволновой установке. Задержка управления задаётся каналом связи, а не гейтом: телепортированному CNOT потребовалась обратная передача в пределах времени жизни памяти D[3]. На 10³ узлах стеной становятся число лазеров и оптическое разветвление, причём опубликованного плана здесь нет. Центры окраски не названы ни в одном правиле экспортного контроля.
Роль в стеке
Требует носителя «центр окраски» и предоставляет тот гейт, которым пользуется путь платформы «дефектные узлы». Его вклад в такт никогда не оказывается связывающим: электронные гейты ~10⁻⁷–10⁻⁶ s против считывания ~100 µs и каналов связи, которые на шесть-девять порядков медленнее; кода на дефектном пути нет, так что сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс здесь значения не имеет, а тактом служит темп связи. Верификация: цифра ниже 0.1% принадлежит одной коллаборации и обнародована через пресс-релиз, а томография набора гейтов в том виде, в каком она применена, не разделяет микроволновую ошибку и оптически индуцированную ошибку зарядового состояния — это композит, который не перенесётся на другую скважность считывания. Телепортированный CNOT безусловен, в отличие от постселектированного результата на T-центрах при белловской величине 0.60(8) P[7].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | разработчик | Нидерланды | Управление NV в резонаторе, удалённый гейт | D[2][3] |
| Fujitsu | пользователь | Япония | Совместная программа по гейтам на NV | P[1] |
| Quantum Brilliance | разработчик | Австралия | Блоки комнатной температуры | P[6] |
| Photonic Inc. | разработчик | Канада | Управление спинами T-центров | P[7] |
| Element Six | поставщик | Великобритания | Рыночный CVD-алмаз | P[4] |
Деньги. 2026-05-12 · Photonic Inc. · вхождение в капитал · USD 200 M при оценке USD 2 B · Microsoft снова среди инвесторов · закрыто CG. 2026-07 · QuantumDiamonds · EUR 91 M, из них EUR 76 M по EU Chips Act · закрыто P[4]. 2025-01 · Quantum Brilliance · Series A · USD 20 M · ~USD 58 M накопленным итогом · закрыт P[4]. Ни один этап QBI этот механизм гейта не называет.
Рынок и цепочка поставок. Риски концентрации — единственный рыночный поставщик алмаза и узкая база детекторов; микроволновая аппаратура общая со всеми модальностями. Работает на G6 и на сенсорику; деньги G3 или G4 до этого гейта не доходят.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; управление спинами дефектов не охвачено ни одним органом по стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. Quantum Brilliance (блоки в трёх лабораториях · поставлены, площадки без дат) P[6]. SaxonQ (QC2026 Dual Core · отгружен) P[4]. Photonic Inc. (отказоустойчивость «в течение пяти лет» от 2023-11 · не выполнено). Достоверность здесь перевёрнута: поставляют самые мелкие акторы, а обещает наиболее щедро профинансированный.
Стратегическое прочтение. Этот гейт выигрывает только внутри сетевого или периферийного тезиса, но не в бюджете отказоустойчивости. Рычаг остаётся у поставщиков: интегрированного стека управления дефектами не продаёт никто.
Открытая ниша: открытая задача QCVV — отделить оптически индуцированную ошибку зарядового состояния от микроволновой ошибки гейта, которые бенчмаркинг и томография смешивают. Развёртка по скважности считывания дала бы цифру, переносимую между лабораториями.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить (12–24 месяца): рецензируемый результат по набору гейтов ниже 0.1% с явно выделенным членом ошибки зарядового состояния подтверждает; ещё два года точностей (fidelity) из пресс-релизов понижают. Лучший случай к 2029: небольшой многоузловой регистр с обнаружением ошибок. Худший случай: превосходные гейты, которые так и не войдут ни в один код. Открыто: (1) поддаётся ли оптическая адресация мультиплексированию; (2) сообщит ли кто-нибудь длительности ядерных гейтов вместе с точностями; (3) дойдёт ли дефектная платформа до логического кубита.
Источники
[1] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gate-set tomography below 0.1%; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[2] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
[3] Hanson et al. (QuTech, Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6 D
[4] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[5] Knaut et al. (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[6] Quantum Brilliance · news and deployments (Oak Ridge, Fraunhofer IAF, Pawsey; dates not stated) · company page · accessed 2026-09-04 · https://quantumbrilliance.com/news P
[7] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704 · 2024-06-03 · https://arxiv.org/html/2406.01704v1 P
Открытые пункты верификации
- Цифра ниже 0.1% по томографии набора гейтов на NV опирается на совместный пресс-релиз Fujitsu/QuTech, пересказанный отраслевой прессой [1]; рецензируемой публикации с доверительными интервалами или бюджетом ошибок найти не удалось. Здесь помечена P, а не D, как в основном отчёте и запись графа.
- Источника, который приводил бы длительности гейтов над ядерными спинами рядом с цифрами точности NV, не найдено, поэтому килогерцовая раби-частота указана как механизм, а не как измеренная характеристика устройства.
- Площадки развёртывания Quantum Brilliance названы без дат [6]; финансирования в 2025–2026 гг. сверх Series A января 2025 г. не обнаружено.
- Ни у одного актора в области гейтов на дефектах нет датированной дорожной карты с числами кубитов.
Long-range on-chip couplers (c-couplers, mm-scale)
Waveguide- or resonator-extended tunable couplers that entangle fixed superconducting qubits millimetres apart, buying the degree-6 graphs that qLDPC codes need.
Verdict. One 2 mm CZ at 99.81% (IQM, 2023) and IBM's Loon components without numbers; demote if no coupler of ≥ 5 mm reports a CZ ≥ 99.5% with error bars by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A long-range on-chip coupler is a microwave element — an extended capacitor, a transmission-line section, a resonator or a chain of them, usually with a flux-tunable transmon or SQUID in the middle — that mediates an exchange or ZZ interaction between superconducting qubits that are not lattice neighbours, millimetres apart, by virtual-photon exchange through the structure's detuned mode. Yale's cavity bus of 2007-09 moved quantum information between qubits "on opposite sides of a chip" through a cavity "a few millimetres long" D[12]; MIT's giant atoms, coupled to one waveguide at several points, gave distant qubits decoherence-free exchange in 2020-07 D[13]; Caltech's metamaterial bus gave ten qubits a tunable hopping range in 2023 D[14]. The graph record dates the node to 2023, when IQM published a CZ of 99.81 ± 0.02% between transmons 1.96 mm apart through a floating transmon coupler whose two "waveguide extenders" carry both the qubit–coupler and the direct qubit–qubit coupling D[1]. IBM's "c-coupler" (2025-06 vocabulary; "l-couplers" link chips C[5]) is the same object built for a code, and Loon (2025-11) the first chip claiming a lattice of them C[4].
Coordinates (legend: a = affinity natural↔fabricated; b = time, deterministic/heralded; c = readout; d = mobility; e = control @ placement; f = error structure; g = manufacturing), quoting the graph record:
- a = 1.0: a fully fabricated carrier.
- b = no characteristic time, determinism not applicable: the link sets no clock; the CZ it hosts is deterministic, 33 ns in the record device D[1].
- c = no readout function.
- d = long-range: connectivity beyond nearest neighbour without moving the qubit.
- e = no control modality at no placement: the flux line is booked under the qubits joined.
- f = coherent: residual ZZ, phase miscalibration, crosstalk.
- g = superconducting lithography.
Rank 2 of 96; a hub reaching the superconducting and annealing paths; off-diagonal reading: a fabricated carrier with far-range mobility.
Physics & limits
At 4 GHz on silicon the guided wavelength is about 30 mm, so IQM's 2 mm extenders are electrically short capacitors; the coupler idles at 3.195 GHz below qubits at 4.10 and 3.89 GHz, with qubit–coupler couplings of 51.5 and 53.9 MHz against a direct 3.7 MHz, the net exchange being their difference D[1]. The gate is a coupler flux excursion that turns on the |11⟩↔|20⟩ interaction for 22 ns plus 11 ns idle; the separation also cuts next-nearest-neighbour coupling below 30 kHz D[1]. Beyond a few millimetres the extender's own standing-wave modes enter the qubit band (a 1 cm half-wave line resonates near 6 GHz), so the coupling must come from a hybridised resonator–transmon mode: Nanjing's 1 cm coupler measures 23.5 MHz of XX coupling and up to 100 MHz of ZZ, switchable by more than 10² and 10⁴ respectively D[8]. Links of 1 cm to 0.5 m exist only in simulation S[9][10][11].
Four floors. Loss: a coupler mode with T₁ > 40 µs D[1] costs at most 33 ns/40 µs ≈ 8×10⁻⁴ per gate, ~10⁻⁵ at dispersive participation — below the record's 1.9 ± 0.2 ×10⁻³, attributed "mostly" to one qubit's T₁ falling to 14 µs during the flux excursion D[1]. Crowding: each extra mode is a frequency collision, and a degree-6 vertex holds six couplers off resonance at once. Coherent error: residual ZZ under 2 kHz D[1] is 0.013 rad of conditional phase per microsecond of idling per pair, correlated rather than stochastic. Geometry: degree above four needs crossings, hence routing layers; the bivariate-bicycle Tanner graph is "a degree-6 graph that consists of two edge-disjoint planar subgraphs" D[2], so two suffice topologically. The floor moves with lower-loss routing layers — Loon claims "multiple high-quality, low-loss routing layers" C[4] — and qubits whose T₁ survives flux tuning.
Engineering state of the art
Best demonstrated: 99.81(2)% CZ at 1.96 mm in 33 ns (IQM, published 2023-02) D[1]. Typical at scale, as of 3 Sep 2026: none — no multi-qubit processor with mm-scale couplers has published gate fidelities; Loon shows "6-way qubit connections" without numbers C[4][6], and IQM's resonator-hub Star devices reach "above 99.3%" on a MOVE–CZ–MOVE sequence C[17].
| Year | Figure | Who | Tag | Src |
|---|---|---|---|---|
| 2007-09 | Two qubits on opposite sides of a chip coupled through a few-mm cavity bus | Yale | D | [12] |
| 2023-02 | CZ 99.81(2)% across 1.96 mm, 33 ns, ZZ < 2 kHz | IQM | D | [1] |
| 2025-03 | 6-qubit star resonator: [[4,2,2]] logical error per cycle 0.25(2)–0.91(3)% | IQM | D | [16] |
| 2025-05-20 | Advantage2 GA, 4,400+ qubits at degree 20 (16 internal + 2 external + 2 odd couplers) | D-Wave | C | [19] G |
| 2025-06 | 1 cm hybrid-mode coupler, XX 23.5 MHz, ZZ contrast > 10⁴, no gate | Nanjing | D | [8] |
| 2025-11-12 | Loon: 6-way connections, longer couplers, multilayer routing, no numbers | IBM | C | [4][6] |
Dominant error term today: qubit relaxation during the flux excursion (T₁,eff 14 µs on one qubit, 43 µs on the other) D[1]; for degree-6 lattices the budget is unpublished.
Manufacturing, materials & supply chain
Standard Nb/Al Josephson lithography plus multilayer, low-loss routing so couplers can cross qubit rows. IBM builds Loon on 300 mm wafers at Albany NanoTech and credits the line with "a ten-fold increase" in chip complexity C[4][6]; D-Wave's 10-K describes "a multilayer integrated circuit process" G[20]. Each tunable coupler adds a junction and a flux line: a 288-qubit gross-code module at degree 6 D[2] carries 864 couplers if all are tunable, three per qubit against 1.8 on Nighthawk (218 couplers, 120 qubits) C[4]. Yield per coupler is unpublished.
Supply chain: IBM fabricates in-house with NY CREATES C[4]; IQM in Espoo D[1]; D-Wave uses "existing third-party foundries", demonstrated a second source with the 2000Q LN G[21], and its 10-K filings mention SkyWater (nine full-text hits, 2023–2026) G[22] — a foundry that IonQ, a platform competitor, has owned since 2026-07-31 C[23] G. The single points of failure are the three or four fabs with qualified low-loss multilayer processes. Export exposure: the BIS rule of 2024-09-06 G[27] G controls computers of ≥ 34 qubits (4A906) and dilution refrigerators (3A904), not coupler designs.
Control, readout & I/O burden
A tunable long-range coupler needs one flux line and a 22 ns-class flux pulse D[1]; a fixed resonator hub needs none but pays with MOVE operations C[15][17]. At degree 6 the coupler flux lines alone are three per qubit, on top of drive, qubit flux and multiplexed readout — five to six lines per qubit. At 10³ qubits that is 5,000–6,000 lines and cold multiplexing; at 10⁴ it is the 40,000 lines QuantWare promises for 2028 P[33] G; at 10⁶ only on-chip flux generation (cryo-CMOS or SFQ, SEEQC's mK control being the published pointer P · 2026-03-10">G) closes the gap. Loop latency is unchanged: a bivariate-bicycle round is "a depth-7 circuit composed of nearest-neighbor CNOT gates" D[2]; what the coupler moves is the decoder, since bicycle codes lack the matching decoders that keep surface-code decoding within a microsecond.
Role in the stack
Two platform paths: superconducting transmons and quantum annealing. It requires superconducting lithography with multilayer routing and provides the degree-6 long-range checks bivariate-bicycle codes consume: 12 logical qubits in 288 physical where a surface code needs "nearly 3000" at 0.1% physical error D[2], and 121 logical qubits from a 5,000-qubit gross system at p = 10⁻³ in IBM's architecture study, whose degree "does not exceed seven" S[3]. It replaces nearest-neighbour couplers at the price of one junction and flux line per added edge, two or more routing layers, and a coupler whose T₁ and spurious modes enter the budget — paid per design, not per gate. Hub reading: a fabricated carrier that buys in lithography the far-range mobility atoms and ions get from motion. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path: on the transmon path the round is 0.65 µs with readout 282 ns its largest term, and the 33 ns long-range CZ D[1] is 5% of the round, binding only if a MOVE–CZ–MOVE sequence outruns the readout term; on the annealing path the anneal schedule is the clock. Neighbouring empty slots: the chip-to-chip l-coupler promised for IBM's Cockatoo in 2027 R[5], and the spin-qubit resonator link, where Delft showed iSWAP oscillations between spins 250 µm apart D[26] without a gate fidelity.
Verification (QCVV)
The 99.81% is interleaved randomized benchmarking, its 1.9(2)×10⁻³ error decomposed by simulation into a coherence-limited part dominated by one qubit's T₁,eff of 14 µs; ZZ < 2 kHz is measured at the idle point D[1]. Nanjing's figures are spectroscopic couplings, not gates D[8]. IQM's star results are logical-state fidelities of a [[4,2,2]] code, folding in readout and idling D[16]; its "above 99.3%" is a company figure without protocol C[17]. Loon's claims are release text C[4][6].
Not captured: crosstalk on shared extenders when several couplers of one vertex fire together; T₁ at the flux points every coupler forces on its qubits; leakage into extender modes; drift of the ZZ null. Independent replications of a mm-scale CZ with error bars: none as of 3 Sep 2026. Conflicts: degree 6 D[2] against "does not exceed seven" S[3] — the seventh edge is the logic-unit adapter, so both hold; the graph record's "≥ 2 mm" is the paper's 1.96 mm D[1]; IQM's 99.3% (Constellation cell) and 99.81% (isolated pair) are different operations, not a regression.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What it does with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | developer | US | c-couplers on Loon; Kookaburra qLDPC module (2026); Starling (2029) | C[4][5] G |
| IQM Quantum Computers | developer | Finland | 2 mm coupler record; Star hubs; Constellation 2030+ | D[1] C[15][17][18] |
| D-Wave Quantum | developer | US | Zephyr degree-20 annealers | C[19] G |
| Nanjing University | research | China | 1 cm hybrid-mode coupler; long-range ZZ theory | D[8] S[10] |
| QuTech | research | Netherlands | Resonator link between spins 250 µm apart | D[26] |
| SkyWater Technology | supplier | US | Foundry named in D-Wave's 10-Ks; IonQ-owned since 2026-07-31 | G[22] C[23] |
| QuantWare | supplier | Netherlands | 3D-routed chips; VIO-40K roadmap | P[33] |
| DARPA | regulator | US | QBI Stage B includes IBM (up to $15 M) | G[28] G |
Money.
- 2025-09-03 · IQM · Series B · $320 M · closed G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · IBM among eleven teams · up to $15 M each · official G[28] G
- 2026-05-21 · IBM/Anderon; D-Wave; GlobalFoundries · US DoC CHIPS letters of intent · 1 B (+ 1 B IBM cash); 100 M; 375 M · LOI, non-binding G[29] G
- 2026-06-02 · IBM · quantum investment commitment · > $10 B over five years · announced C[30] G
- 2026-07-02 · IQM · Nasdaq and Helsinki listing · pro-forma cash €337 M; H1-2026 revenue €8.9 M · closed C[31] G
- 2026-07-31 · IonQ · acquisition of SkyWater · ~$1.8 B · closed C[34] G
- 2026-08-06 · D-Wave · H1-2026 results · revenue 5.9 M, cash 546.2 M · reported C[32] G
Market & supply chain. Nobody sells a long-range coupler; it is a design block inside a vendor's chip, and the market is the three or four fabs that can print it — Albany C[4], IQM's own D[1], D-Wave's third-party foundries G[21][22], GlobalFoundries under its LOI G — plus QuantWare as the only merchant seller of 3D-routed chips P[33]. The structural cost is 1.5–3 extra couplers per qubit against a 10× saving in physical qubits per logical qubit D[2]. Who pays: G4 (IBM's Starling), G3 if Kookaburra runs, G5 on the annealing path C[19], G1/G2 through fewer SWAPs on Star hubs C[15].
IP & standards. IBM: US 12,517,856 (filed 2022-09-28, granted 2026-01-06) on modular connectivity levels, US 12,587,192 (granted 2026-03-24) on resonator chains with tunable inductive couplers, US 2024/0169232 A1 (filed 2022-11-18) on fluxonium long-range coupling G[24]. D-Wave: US 10,268,622 (granted 2019-04-23), US 11,507,871 and US 11,494,683 (both 2022-11) on long-range couplers G[25]. No litigation found; no standard. PatSnap to 2026-06-30 counts IBM at 4,388 quantum families, 783 in superconducting devices PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G; no count exists for long-range couplers.
Roadmaps & track record.
- IBM: promised 2025-06-10 · Loon in 2025 with c-couplers · delivered 2025-11-12 as components without performance numbers C[4][5].
- IBM: promised 2025-06-10 · Kookaburra 2026, Cockatoo 2027 (l-couplers), Starling 2029 (200 logical, 10⁸ gates) · Kookaburra not delivered as of 2026-09-03, the rest pending R[5] C[7] G.
- IQM: promised 2026-01-05 · 2Q fidelity above 99.94% in 2025–26; qLDPC demonstrators 2027–28; Constellation with long-range couplers 2030+ · pending R[18].
- D-Wave: described 2021-09-22 · Zephyr topology · delivered with Advantage2 GA 2025-05-20 C[19] G.
Credibility: IBM ships the processor it names in the year it names (Nighthawk delivered 2025-12 G) but has published no coupler number ten months after Loon; IQM delivered its 2023 physics and ships Star systems, with a roadmap that carries no qubit counts; D-Wave delivered its topology at scale, for annealing only.
Strategic reading. If mm-scale couplers reach nearest-neighbour fidelity at degree 6, physical qubits per logical qubit fall by an order of magnitude D[2]; the winners are the vendors owning both coupler and code — IBM and, later, IQM — plus the fabs holding multilayer processes; the losers are surface-code roadmaps on nearest-neighbour lattices, Google's included G. Substitution threats: chip-to-chip l-couplers R[5]; atoms and ions, which get connectivity from motion; better nearest-neighbour gates with SWAP networks. Bargaining power sits with platform vendors on design and with the few fabs on routing layers; IonQ–SkyWater is the first platform vendor owning a rival's named foundry G[22] G.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company could own the missing benchmark — one protocol reporting simultaneous-gate crosstalk on shared extenders, ZZ-null drift and flux-point T₁ at a degree-6 vertex — and, on the SFQ side, cold flux-bias generation for the three coupler lines per qubit that no room-temperature rack scales past 10⁴ qubits.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: IBM publishes c-coupler CZ fidelities ≥ 99.5% with error bars at ≥ 5 mm and a gross-code memory experiment on Kookaburra by end-2027 G; any group demonstrates a ≥ 1 cm on-chip CZ at ≥ 99.5% D[8]; IQM shows a Constellation cell at ≥ 99.9% C[17]. Demote if by end-2027 no mm-scale coupler reports ≥ 99.9% or no code with long-range checks on superconducting hardware reports Λ > 1. Best case by 2029: Starling-class modules of 288-qubit gross codes with couplers at 99.9% D[2] R[5]. Worst case: couplers stay at 99.8% on isolated pairs, qLDPC codes migrate to atoms and ions, and IBM's 2029 machine becomes a surface-code machine.
Open questions: (1) does a qubit's T₁ survive the flux points six couplers force on it? (2) what is the parallel-gate crosstalk on a vertex whose extenders share a routing layer? (3) which decoder runs bicycle codes within the cycle time? Watch: any IBM coupler paper, Kookaburra's 2026 status, IQM's Constellation product date, Nanjing's 1 cm gate.
Sources
[1] Marxer, F., Vepsäläinen, A., Jolin, S. W., Tuorila, J. et al. (IQM Quantum Computers) · Long-distance transmon coupler with CZ gate fidelity above 99.8% · PRX Quantum 4, 010314 (arXiv:2208.09460, 2022-08-19) · 2023-02 · https://arxiv.org/abs/2208.09460
[2] Bravyi, S., Cross, A. W., Gambetta, J. M., Maslov, D., Rall, P., Yoder, T. J. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 (arXiv:2308.07915) · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[3] Yoder, T. J., Schoute, E., Rall, P., Pritchett, E., Gambetta, J. M., Cross, A. W., Carroll, M., Beverland, M. E. (IBM) · Tour de gross: A modular quantum computer based on bivariate bicycle codes · arXiv:2506.03094 · 2025-06-03 · https://arxiv.org/abs/2506.03094
[4] C IBM · IBM Delivers New Quantum Processors, Software, and Algorithm Breakthroughs on Path to Advantage and Fault Tolerance · IBM Newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[5] C IBM · IBM lays out clear path to fault-tolerant quantum computing · IBM Quantum blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc
[6] C IBM · Quantum Developer Conference 2025: Nighthawk and Loon · IBM Quantum blog · 2025-11-12 · https://www.ibm.com/quantum/blog/qdc-2025
[7] C IBM · IBM Quantum development and innovation roadmap · ibm.com · accessed 2026-09-03 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[8] Xu, J., Deng, X., Zheng, W. et al. (Nanjing University / Hefei National Laboratory) · Tunable Hybrid-Mode Coupler Enabling Strong Interactions between Transmons at Centimeter-Scale Distance · arXiv:2506.14128 · 2025-06-18 · https://arxiv.org/abs/2506.14128
[9] Zhao, P., Xu, P., Xue, Z.-Y. · Long-range tunable coupler for modular fluxonium quantum processors · arXiv:2604.12261 · 2026-04-15 · https://arxiv.org/abs/2604.12261
[10] Deng, X., Zheng, W., Liao, X. et al. (Nanjing University) · Long-Range ZZ Interaction via Resonator-Induced Phase in Superconducting Qubits · arXiv:2408.16617 (v2) · 2024-09-12 · https://arxiv.org/abs/2408.16617
[11] Zhao, P., Zhang, Y., Xue, G., Jin, Y., Yu, H. · Tunable coupling of widely separated superconducting qubits: A possible application towards a modular quantum device · Applied Physics Letters (doi:10.1063/5.0097521; arXiv:2201.03184) · 2022-01-10 · https://arxiv.org/abs/2201.03184
[12] Majer, J. et al. (Yale) · Coupling superconducting qubits via a cavity bus · Nature 449, 443–447 · 2007-09-27 · https://www.nature.com/articles/nature06184
[13] Kannan, B. et al. (MIT) · Waveguide quantum electrodynamics with superconducting artificial giant atoms · Nature 583, 775–779 · 2020-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2529-9
[14] Zhang, X., Kim, E., Mark, D. K., Choi, S., Painter, O. (Caltech) · A superconducting quantum simulator based on a photonic-bandgap metamaterial · Science 379, 278 (2023); arXiv:2206.12803 · 2022-06-25 · https://arxiv.org/abs/2206.12803
[15] C IQM Quantum Computers · Jumping off the grid in quantum processor innovation: introducing IQM Star · company blog · 2025-04-30 · https://iqm.tech/blog/jumping-off-the-grid-in-quantum-processor-innovation-introducing-iqm-star/
[16] IQM Quantum Computers · Quantum error detection in qubit-resonator star architecture · arXiv:2503.12869 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.12869
[17] C IQM Quantum Computers · IQM Constellation: a new quantum processor architecture for scalable error correction · company blog · 2025-09-30 · https://iqm.tech/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/
[18] C IQM Quantum Computers · Roadmap · company page, updated 2026-01-05 · accessed 2026-09-03 · https://iqm.tech/technology/roadmap/
[19] C Boothby, K., King, A. D., Raymond, J. (D-Wave) · Zephyr Topology of D-Wave Quantum Processors · D-Wave technical report 14-1056A-A · 2021-09-22 · https://www.dwavequantum.com/media/2uznec4s/14-1056a-a_zephyr_topology_of_d-wave_quantum_processors.pdf
[20] G D-Wave Quantum Inc. · Form 10-K for fiscal year 2025 · SEC EDGAR · 2026-02-26 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1907982/000190798226000026/qbts-20251231.htm
[21] G D-Wave Quantum Inc. · Form 10-K for fiscal year 2024 · SEC EDGAR · 2025-03-14 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1907982/000190798225000060/qbts-20241231.htm
[22] G SEC EDGAR full-text search · "SkyWater" in D-Wave Quantum Inc. Form 10-K filings (nine hits, filings of 2023-04-18 to 2026-02-26) · accessed 2026-09-03 · https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982
[23] C IonQ · IonQ to Acquire SkyWater Technology, Creating the Only Vertically Integrated Full-Stack Quantum Platform Company · investor release · 2026-01-26 · https://investors.ionq.com/news/news-details/2026/IonQ-to-Acquire-SkyWater-Technology-Creating-the-Only-Vertically-Integrated-Full-Stack-Quantum-Platform-Company/default.aspx
[24] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,517,856 (granted 2026-01-06), US 12,587,192 (granted 2026-03-24), US 2024/0169232 A1 (filed 2022-11-18), International Business Machines Corporation · patents · accessed 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit
[25] G USPTO (via Justia Patents) · US 10,268,622 (granted 2019-04-23), US 11,507,871 (granted 2022-11-22), US 11,494,683 (granted 2022-11-08), D-Wave Systems Inc. · patents · accessed 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit
[26] Dijkema, J., Xue, X., Harvey-Collard, P. et al. (QuTech, Delft) · Two-qubit logic between distant spins in silicon · Nature Physics (doi:10.1038/s41567-024-02694-8; arXiv:2310.16805) · 2023-10-25 · https://arxiv.org/abs/2310.16805
[27] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[28] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[29] G NIST / US Department of Commerce · Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies for $2 Billion · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[30] C IBM · IBM's $10 billion quantum investment: FAQ · IBM Quantum blog · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[31] C IQM Quantum Computers · IQM Quantum Computers becomes first European quantum computing company listed on a major U.S. exchange · press release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
[32] C D-Wave Quantum · D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results · press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[33] P Quantum Computing Report · QuantWare Debuts VIO-40K Architecture to Enable 10,000-Qubit Superconducting Processors · trade press · 2025-12-08 · https://quantumcomputingreport.com/quantware-debuts-vio-40k-architecture-to-enable-10000-qubit-superconducting-processors/
[34] C IonQ · IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology · press release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
Open verification items
- IBM Loon: qubit count, c-coupler length and any gate fidelity are unpublished as of 2026-09-03 C[4][6]; no 2026 IBM paper on c-couplers was found.
- The exact 10-K wording of D-Wave's reliance on SkyWater: EDGAR full-text search returns nine hits G[22], but the sentences could not be extracted from the filings consulted; D-Wave's own text says "existing third-party foundries" with a second source demonstrated on the 2000Q LN G[21].
- Degree 6 D[2] versus "does not exceed seven" S[3]: reconciled here as memory-only versus memory-plus-logic-unit; the seventh edge's assignment is this brief's reading, not the papers' wording.
- IQM arXiv:2503.12869: author list and exact submission day not extracted (organisation cited); Constellation's "above 99.3%" carries no protocol or error bar C[17].
- Nanjing's 1 cm coupler: XX 23.5 MHz is measured; the 100 MHz ZZ is stated without saying whether measured or simulated D[8]; treated as a design value.
- The 282 ns readout used for the derived clock is the superconducting path's graph record value, not a figure specific to long-range couplers.
- Cost, energy and yield per coupler: no actor publishes them.
- Patent metadata for [24][25] comes from Justia's index, not USPTO full-text records; no family count exists for long-range couplers specifically.
- Whether IQM's shipped Crystal products use the 2 mm extended coupler of [1] is not stated by the company.
Дальнодействующие внутрикристальные каплеры (c-couplers, миллиметровый масштаб)
Перестраиваемые каплеры, удлинённые волноводом или резонатором, которые запутывают неподвижные сверхпроводниковые кубиты, разнесённые на миллиметры, и тем самым дают графы степени 6, необходимые кодам qLDPC.
Вердикт. Один CZ на 2 мм с точностью 99.81% (IQM, 2023) и компоненты Loon у IBM без цифр; понизить в ранге, если к концу 2027 г. ни один каплер длиной ≥ 5 мм не покажет CZ ≥ 99.5% с указанием погрешностей.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Дальнодействующий внутрикристальный каплер (coupler) — это СВЧ-элемент: протяжённый конденсатор, отрезок линии передачи, резонатор или их цепочка, обычно с перестраиваемым по потоку трансмоном или СКВИДом посередине, — который через обмен виртуальными фотонами по отстроенной моде структуры обеспечивает обменное или ZZ-взаимодействие между сверхпроводниковыми кубитами, не являющимися соседями по решётке и разнесёнными на миллиметры. Резонаторная шина Yale от 2007-09 переносила квантовую информацию между кубитами «на противоположных сторонах кристалла» через резонатор «длиной в несколько миллиметров» D[12]; «гигантские атомы» MIT, связанные с одним волноводом сразу в нескольких точках, дали удалённым кубитам свободный от декогерентности обмен в 2020-07 D[13]; метаматериальная шина Caltech в 2023 г. дала десяти кубитам перестраиваемую дальность перескока D[14]. Запись графа технологий датирует узел 2023 годом, когда IQM опубликовала CZ с точностью (fidelity) 99.81 ± 0.02% между трансмонами, разнесёнными на 1.96 мм, через плавающий трансмонный каплер, два «волноводных удлинителя» которого несут как связь кубит–каплер, так и прямую связь кубит–кубит D[1]. «c-coupler» у IBM (терминология 2025-06; «l-couplers» связывают кристаллы C[5]) — тот же объект, построенный под код, а Loon (2025-11) — первый кристалл, заявляющий целую их решётку C[4].
Координаты (легенда: a = сродство природный↔изготовленный; b = время, детерминированный/геральдированный; c = считывание; d = подвижность; e = управление @ размещение; f = структура ошибок; g = производство), по записи графа технологий:
- a = 1.0: полностью изготовленный носитель.
- b = характерного времени нет, детерминизм неприменим: сама связь такта не задаёт; размещаемый на ней CZ детерминирован, 33 нс в рекордном устройстве D[1].
- c = функции считывания нет.
- d = дальнодействие: связность за пределами ближайшего соседа без перемещения кубита.
- e = ни модальности управления, ни размещения: линия потока учитывается за соединяемыми кубитами.
- f = когерентная: остаточное ZZ, ошибка калибровки фазы, перекрёстные наводки.
- g = сверхпроводниковая литография.
Ранг 2 из 96; хаб, достающий до сверхпроводникового и отжигового путей платформы; внедиагональное прочтение: изготовленный носитель с дальней подвижностью.
Физика и пределы
На 4 ГГц в кремнии направляемая длина волны составляет около 30 мм, так что 2-мм удлинители IQM — это электрически короткие конденсаторы; каплер в состоянии покоя стоит на 3.195 ГГц ниже кубитов, находящихся на 4.10 и 3.89 ГГц, при связях кубит–каплер 51.5 и 53.9 МГц против прямой связи 3.7 МГц, и результирующий обмен есть их разность D[1]. Гейт — это экскурсия каплера по потоку, включающая взаимодействие |11⟩↔|20⟩ на 22 нс плюс 11 нс простоя; разнесение заодно снижает связь со вторыми соседями ниже 30 кГц D[1]. За пределами нескольких миллиметров собственные стоячие моды удлинителя попадают в полосу кубитов (полуволновая линия длиной 1 см резонирует около 6 ГГц), поэтому связь приходится получать от гибридизованной резонаторно-трансмонной моды: 1-см каплер Nanjing даёт 23.5 МГц XX-связи и до 100 МГц ZZ, переключаемые с контрастом более 10² и 10⁴ соответственно D[8]. Связи длиной от 1 см до 0.5 м существуют только в моделировании S[9][10][11].
Четыре предела. Потери: мода каплера с T₁ > 40 мкс D[1] стоит не более 33 нс/40 мкс ≈ 8×10⁻⁴ на гейт и ~10⁻⁵ при дисперсионной доле участия — ниже рекордных 1.9 ± 0.2 ×10⁻³, которые «в основном» отнесены к падению T₁ одного из кубитов до 14 мкс на время экскурсии по потоку D[1]. Теснота спектра: каждая лишняя мода — это частотная коллизия, а вершина степени 6 удерживает вне резонанса сразу шесть каплеров. Когерентная ошибка: остаточное ZZ ниже 2 кГц D[1] даёт 0.013 рад условной фазы на микросекунду простоя на пару — коррелированная, а не стохастическая. Геометрия: степень выше четырёх требует пересечений, а значит слоёв разводки; граф Таннера двумерного «велосипедного» кода (bivariate bicycle) — «граф степени 6, состоящий из двух рёберно-непересекающихся планарных подграфов» D[2], так что топологически достаточно двух. Этот предел сдвигается с появлением слоёв разводки с меньшими потерями — про Loon заявлено «несколько высококачественных слоёв разводки с малыми потерями» C[4] — и кубитов, чей T₁ переживает перестройку потоком.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее из продемонстрированного: CZ 99.81(2)% на 1.96 мм за 33 нс (IQM, опубликовано 2023-02) D[1]. Типичное на масштабе, по состоянию на 3 сентября 2026 г.: отсутствует — ни один многокубитный процессор с каплерами миллиметрового масштаба не опубликовал точностей гейтов; Loon показывает «6-связные соединения кубитов» без цифр C[4][6], а устройства IQM Star с резонаторным хабом достигают «выше 99.3%» на последовательности MOVE–CZ–MOVE C[17].
| Год | Показатель | Кто | Тег | Ист. |
|---|---|---|---|---|
| 2007-09 | Два кубита на противоположных сторонах кристалла, связанные через резонаторную шину длиной в несколько мм | Yale | D | [12] |
| 2023-02 | CZ 99.81(2)% на расстоянии 1.96 мм, 33 нс, ZZ < 2 кГц | IQM | D | [1] |
| 2025-03 | 6-кубитный звёздный резонатор: логическая ошибка [[4,2,2]] за цикл 0.25(2)–0.91(3)% | IQM | D | [16] |
| 2025-05-20 | Общая доступность Advantage2, 4,400+ кубитов при степени 20 (16 внутренних + 2 внешних + 2 нечётных каплера) | D-Wave | C | [19] G |
| 2025-06 | Каплер на гибридной моде длиной 1 см, XX 23.5 МГц, контраст ZZ > 10⁴, гейта нет | Nanjing | D | [8] |
| 2025-11-12 | Loon: 6-связные соединения, более длинные каплеры, многослойная разводка, цифр нет | IBM | C | [4][6] |
Доминирующий член ошибки сегодня: релаксация кубита во время экскурсии по потоку (T₁,эфф 14 мкс на одном кубите, 43 мкс на другом) D[1]; для решёток степени 6 бюджет не опубликован.
Производство, материалы и цепочка поставок
Стандартная джозефсоновская литография Nb/Al плюс многослойная разводка с малыми потерями, чтобы каплеры могли пересекать ряды кубитов. IBM изготавливает Loon на 300-мм пластинах в Albany NanoTech и приписывает этой линии «десятикратный рост» сложности кристалла C[4][6]; в форме 10-K D-Wave описан «многослойный процесс изготовления интегральных схем» G[20]. Каждый перестраиваемый каплер добавляет переход и линию потока: модуль на 288 кубитов под gross-код при степени 6 D[2] несёт 864 каплера, если все они перестраиваемые, — три на кубит против 1.8 на Nighthawk (218 каплеров, 120 кубитов) C[4]. Выход годных в расчёте на каплер не опубликован.
Цепочка поставок: IBM изготавливает у себя, совместно с NY CREATES C[4]; IQM — в Эспоо D[1]; D-Wave пользуется «существующими сторонними фабриками», продемонстрировала второй источник поставки на 2000Q LN G[21], а в её отчётах 10-K упоминается SkyWater (девять попаданий полнотекстового поиска, 2023–2026) G[22] — фабрика (foundry), которой с 2026-07-31 владеет IonQ, конкурент по платформе C[23] G. Единые точки отказа — три-четыре фабрики с квалифицированными многослойными процессами с малыми потерями. Экспортная уязвимость: правило BIS от 2024-09-06 G[27] G контролирует вычислители с ≥ 34 кубитами (4A906) и рефрижераторы растворения (3A904), но не конструкции каплеров.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Перестраиваемому дальнодействующему каплеру нужны одна линия потока и импульс потока класса 22 нс D[1]; фиксированному резонаторному хабу не нужно ни того, ни другого, но он расплачивается операциями MOVE C[15][17]. При степени 6 одни только каплерные линии потока дают три на кубит — сверх линии возбуждения, линии потока самого кубита и мультиплексированного считывания, итого пять-шесть линий на кубит. На 10³ кубитах это 5,000–6,000 линий и холодное мультиплексирование; на 10⁴ — те 40,000 линий, которые QuantWare обещает к 2028 г. P[33] G; на 10⁶ разрыв закрывает только генерация потока на кристалле (cryo-CMOS или SFQ; опубликованный ориентир — управление на мК-ступени у SEEQC P · 2026-03-10">G). Задержка петли не меняется: раунд bivariate-bicycle — это «схема глубины 7 из CNOT-гейтов между ближайшими соседями» D[2]; каплер сдвигает не её, а декодер, поскольку у «велосипедных» кодов нет декодеров паросочетания, удерживающих декодирование поверхностного кода в пределах микросекунды.
Роль в стеке
Два пути платформы: сверхпроводниковые трансмоны и квантовый отжиг. Механизм требует сверхпроводниковой литографии с многослойной разводкой и поставляет дальнодействующие проверки степени 6, которые потребляют коды bivariate-bicycle: 12 логических кубитов на 288 физических там, где поверхностному коду нужно «почти 3000» при физической ошибке 0.1% D[2], и 121 логический кубит из 5,000-кубитной gross-системы при p = 10⁻³ в архитектурном исследовании IBM, где степень «не превышает семи» S[3]. Он замещает каплеры ближайших соседей ценой одного перехода и одной линии потока на каждое добавленное ребро, двух и более слоёв разводки и каплера, чьи T₁ и паразитные моды входят в бюджет ошибок, — плата взимается за проект, а не за гейт. Прочтение как хаба: изготовленный носитель, покупающий литографией ту дальнюю подвижность, которую атомы и ионы получают за счёт движения. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для пути платформы: на трансмонном пути раунд равен 0.65 мкс с наибольшим членом — считыванием за 282 нс, а дальнодействующий CZ на 33 нс D[1] составляет 5% раунда и становится ограничивающим лишь тогда, когда последовательность MOVE–CZ–MOVE оказывается длиннее члена считывания; на отжиговом пути тактом служит расписание отжига. Соседние пустые слоты: межкристальный l-coupler, обещанный для IBM Cockatoo в 2027 г. R[5], и резонаторная связь спиновых кубитов, где Delft показал iSWAP-осцилляции между спинами, разнесёнными на 250 мкм D[26], без указания точности гейта.
Верификация (QCVV)
Значение 99.81% получено чередующимся рандомизированным бенчмаркингом, а его ошибка 1.9(2)×10⁻³ моделированием разложена на часть, ограниченную когерентностью, в которой доминирует T₁,эфф 14 мкс одного из кубитов; ZZ < 2 кГц измерено в точке простоя D[1]. Цифры Nanjing — это спектроскопически измеренные связи, а не гейты D[8]. Результаты IQM по звёздной архитектуре — это точности логических состояний кода [[4,2,2]], в которые свёрнуты и считывание, и простой D[16]; её «выше 99.3%» — фирменная цифра без указания протокола C[17]. Заявления по Loon — текст пресс-релиза C[4][6].
Не охвачено: перекрёстные наводки на общих удлинителях, когда несколько каплеров одной вершины срабатывают одновременно; T₁ в тех рабочих точках по потоку, в которые каждый каплер загоняет свои кубиты; утечка (leakage) в моды удлинителей; дрейф нуля ZZ. Независимые воспроизведения CZ миллиметрового масштаба с указанием погрешностей: отсутствуют по состоянию на 3 сентября 2026 г. Противоречия: степень 6 D[2] против «не превышает семи» S[3] — седьмое ребро есть адаптер логического блока, так что верно и то, и другое; «≥ 2 мм» в графе технологий — это 1.96 мм из статьи D[1]; 99.3% (ячейка Constellation) и 99.81% (изолированная пара) у IQM относятся к разным операциям, а не к регрессии.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с этой технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | разработчик | США | c-couplers на Loon; qLDPC-модуль Kookaburra (2026); Starling (2029) | C[4][5] G |
| IQM Quantum Computers | разработчик | Финляндия | Рекорд 2-мм каплера; хабы Star; Constellation с 2030 г. | D[1] C[15][17][18] |
| D-Wave Quantum | разработчик | США | Отжиговые машины Zephyr степени 20 | C[19] G |
| Nanjing University | исследования | Китай | Каплер на гибридной моде длиной 1 см; теория дальнодействующего ZZ | D[8] S[10] |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Резонаторная связь между спинами, разнесёнными на 250 мкм | D[26] |
| SkyWater Technology | поставщик | США | Фабрика (foundry), названная в отчётах 10-K D-Wave; принадлежит IonQ с 2026-07-31 | G[22] C[23] |
| QuantWare | поставщик | Нидерланды | Кристаллы с трёхмерной разводкой; дорожная карта VIO-40K | P[33] |
| DARPA | регулятор | США | В QBI Stage B входит IBM (до $15 M) | G[28] G |
Деньги.
- 2025-09-03 · IQM · Series B · $320 M · закрыт G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · IBM в числе одиннадцати команд · до $15 M на каждую · официально G[28] G
- 2026-05-21 · IBM/Anderon; D-Wave; GlobalFoundries · письма о намерениях US DoC CHIPS · 1 B (+ 1 B собственных средств IBM); 100 M; 375 M · LOI, необязывающие G[29] G
- 2026-06-02 · IBM · обязательство по инвестициям в квантовые технологии · > $10 B за пять лет · объявлено C[30] G
- 2026-07-02 · IQM · листинг на Nasdaq и в Хельсинки · денежные средства pro forma €337 M; выручка H1-2026 €8.9 M · закрыт C[31] G
- 2026-07-31 · IonQ · приобретение SkyWater · ~$1.8 B · закрыто C[34] G
- 2026-08-06 · D-Wave · результаты H1-2026 · выручка 5.9 M, денежные средства 546.2 M · отчёт C[32] G
Рынок и цепочка поставок. Дальнодействующий каплер никто не продаёт: это проектный блок внутри кристалла вендора, а рынком выступают три-четыре фабрики, способные его напечатать, — Albany C[4], собственная фабрика IQM D[1], сторонние фабрики D-Wave G[21][22], GlobalFoundries в рамках своего LOI G, — плюс QuantWare как единственный коммерческий продавец кристаллов с трёхмерной разводкой P[33]. Структурная цена — 1.5–3 дополнительных каплера на кубит против десятикратной экономии физических кубитов на логический кубит D[2]. Кто платит: G4 (Starling у IBM), G3 — если заработает Kookaburra, G5 — на отжиговом пути C[19], G1/G2 — за счёт меньшего числа SWAP на хабах Star C[15].
ИС и стандарты. IBM: US 12,517,856 (заявка 2022-09-28, выдан 2026-01-06) на уровни модульной связности, US 12,587,192 (выдан 2026-03-24) на цепочки резонаторов с перестраиваемыми индуктивными каплерами, US 2024/0169232 A1 (заявка 2022-11-18) на дальнодействующую связь флаксониумов G[24]. D-Wave: US 10,268,622 (выдан 2019-04-23), US 11,507,871 и US 11,494,683 (оба 2022-11) на дальнодействующие каплеры G[25]. Судебных споров не найдено; стандарта нет. По данным PatSnap на 2026-06-30, у IBM 4,388 квантовых патентных семейств, из них 783 по сверхпроводниковым устройствам PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G; подсчёта именно по дальнодействующим каплерам не существует.
Дорожные карты и послужной список.
- IBM: обещано 2025-06-10 · Loon в 2025 г. с c-couplers · поставлено 2025-11-12 в виде компонентов без показателей производительности C[4][5].
- IBM: обещано 2025-06-10 · Kookaburra в 2026 г., Cockatoo в 2027 г. (l-couplers), Starling в 2029 г. (200 логических кубитов, 10⁸ гейтов) · Kookaburra не поставлен по состоянию на 2026-09-03, остальное в ожидании R[5] C[7] G.
- IQM: обещано 2026-01-05 · двухкубитная точность выше 99.94% в 2025–26 гг.; демонстраторы qLDPC в 2027–28 гг.; Constellation с дальнодействующими каплерами с 2030 г. · в ожидании R[18].
- D-Wave: описано 2021-09-22 · топология Zephyr · поставлена вместе с общедоступным Advantage2 2025-05-20 C[19] G.
Достоверность: IBM поставляет названный процессор в названный год (Nighthawk поставлен 2025-12 G), но за десять месяцев после Loon не опубликовала ни одной цифры по каплерам; IQM выполнила свою физику 2023 г. и поставляет системы Star, но её дорожная карта не содержит числа кубитов; D-Wave поставила свою топологию на масштабе, но только для отжига.
Стратегическое прочтение. Если каплеры миллиметрового масштаба выйдут на точность гейтов между ближайшими соседями при степени 6, число физических кубитов на логический упадёт на порядок D[2]; победителями станут вендоры, владеющие и каплером, и кодом, — IBM и, позднее, IQM, — плюс фабрики с многослойными процессами; проигравшими — дорожные карты на поверхностном коде с решётками ближайших соседей, включая Google G. Угрозы замещения: межкристальные l-couplers R[5]; атомы и ионы, получающие связность за счёт движения; более качественные гейты ближайших соседей вместе с сетями SWAP. Переговорная сила по части конструкции — у поставщиков платформ, по части слоёв разводки — у немногих фабрик; IonQ–SkyWater — первый случай, когда поставщик платформы владеет поимённо названной фабрикой конкурента G[22] G.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ могла бы занять нишу недостающего бенчмарка — единого протокола, сообщающего перекрёстные наводки при одновременных гейтах на общих удлинителях, дрейф нуля ZZ и T₁ в рабочих точках по потоку для вершины степени 6, — а со стороны SFQ взять на себя холодную генерацию смещений по потоку для тех трёх каплерных линий на кубит, которые ни одна стойка при комнатной температуре не масштабирует за 10⁴ кубитов.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если: IBM опубликует точности CZ на c-coupler ≥ 99.5% с погрешностями при длине ≥ 5 мм и эксперимент с памятью на gross-коде на Kookaburra до конца 2027 г. G; какая-либо группа продемонстрирует внутрикристальный CZ на ≥ 1 см с точностью ≥ 99.5% D[8]; IQM покажет ячейку Constellation на ≥ 99.9% C[17]. Понизить в ранге, если к концу 2027 г. ни один каплер миллиметрового масштаба не покажет ≥ 99.9% либо ни один код с дальнодействующими проверками на сверхпроводниковом оборудовании не покажет Λ > 1. Лучший сценарий к 2029 г.: модули класса Starling с 288-кубитными gross-кодами и каплерами на уровне 99.9% D[2] R[5]. Худший сценарий: каплеры остаются на 99.8% на изолированных парах, коды qLDPC мигрируют на атомы и ионы, а машина IBM 2029 года оказывается машиной на поверхностном коде.
Открытые вопросы: (1) переживает ли T₁ кубита те рабочие точки по потоку, в которые его загоняют шесть каплеров? (2) какова перекрёстная наводка при параллельных гейтах на вершине, удлинители которой делят один слой разводки? (3) какой декодер исполняет «велосипедные» коды в пределах времени цикла? Следить за: любой статьёй IBM по каплерам, статусом Kookaburra в 2026 г., датой выпуска продукта Constellation у IQM, гейтом Nanjing на 1 см.
Источники
[1] Marxer, F., Vepsäläinen, A., Jolin, S. W., Tuorila, J. et al. (IQM Quantum Computers) · Long-distance transmon coupler with CZ gate fidelity above 99.8% · PRX Quantum 4, 010314 (arXiv:2208.09460, 2022-08-19) · 2023-02 · https://arxiv.org/abs/2208.09460
[2] Bravyi, S., Cross, A. W., Gambetta, J. M., Maslov, D., Rall, P., Yoder, T. J. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 (arXiv:2308.07915) · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[3] Yoder, T. J., Schoute, E., Rall, P., Pritchett, E., Gambetta, J. M., Cross, A. W., Carroll, M., Beverland, M. E. (IBM) · Tour de gross: A modular quantum computer based on bivariate bicycle codes · arXiv:2506.03094 · 2025-06-03 · https://arxiv.org/abs/2506.03094
[4] C IBM · IBM Delivers New Quantum Processors, Software, and Algorithm Breakthroughs on Path to Advantage and Fault Tolerance · IBM Newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[5] C IBM · IBM lays out clear path to fault-tolerant quantum computing · IBM Quantum blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc
[6] C IBM · Quantum Developer Conference 2025: Nighthawk and Loon · IBM Quantum blog · 2025-11-12 · https://www.ibm.com/quantum/blog/qdc-2025
[7] C IBM · IBM Quantum development and innovation roadmap · ibm.com · accessed 2026-09-03 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[8] Xu, J., Deng, X., Zheng, W. et al. (Nanjing University / Hefei National Laboratory) · Tunable Hybrid-Mode Coupler Enabling Strong Interactions between Transmons at Centimeter-Scale Distance · arXiv:2506.14128 · 2025-06-18 · https://arxiv.org/abs/2506.14128
[9] Zhao, P., Xu, P., Xue, Z.-Y. · Long-range tunable coupler for modular fluxonium quantum processors · arXiv:2604.12261 · 2026-04-15 · https://arxiv.org/abs/2604.12261
[10] Deng, X., Zheng, W., Liao, X. et al. (Nanjing University) · Long-Range ZZ Interaction via Resonator-Induced Phase in Superconducting Qubits · arXiv:2408.16617 (v2) · 2024-09-12 · https://arxiv.org/abs/2408.16617
[11] Zhao, P., Zhang, Y., Xue, G., Jin, Y., Yu, H. · Tunable coupling of widely separated superconducting qubits: A possible application towards a modular quantum device · Applied Physics Letters (doi:10.1063/5.0097521; arXiv:2201.03184) · 2022-01-10 · https://arxiv.org/abs/2201.03184
[12] Majer, J. et al. (Yale) · Coupling superconducting qubits via a cavity bus · Nature 449, 443–447 · 2007-09-27 · https://www.nature.com/articles/nature06184
[13] Kannan, B. et al. (MIT) · Waveguide quantum electrodynamics with superconducting artificial giant atoms · Nature 583, 775–779 · 2020-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2529-9
[14] Zhang, X., Kim, E., Mark, D. K., Choi, S., Painter, O. (Caltech) · A superconducting quantum simulator based on a photonic-bandgap metamaterial · Science 379, 278 (2023); arXiv:2206.12803 · 2022-06-25 · https://arxiv.org/abs/2206.12803
[15] C IQM Quantum Computers · Jumping off the grid in quantum processor innovation: introducing IQM Star · company blog · 2025-04-30 · https://iqm.tech/blog/jumping-off-the-grid-in-quantum-processor-innovation-introducing-iqm-star/
[16] IQM Quantum Computers · Quantum error detection in qubit-resonator star architecture · arXiv:2503.12869 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.12869
[17] C IQM Quantum Computers · IQM Constellation: a new quantum processor architecture for scalable error correction · company blog · 2025-09-30 · https://iqm.tech/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/
[18] C IQM Quantum Computers · Roadmap · company page, updated 2026-01-05 · accessed 2026-09-03 · https://iqm.tech/technology/roadmap/
[19] C Boothby, K., King, A. D., Raymond, J. (D-Wave) · Zephyr Topology of D-Wave Quantum Processors · D-Wave technical report 14-1056A-A · 2021-09-22 · https://www.dwavequantum.com/media/2uznec4s/14-1056a-a_zephyr_topology_of_d-wave_quantum_processors.pdf
[20] G D-Wave Quantum Inc. · Form 10-K for fiscal year 2025 · SEC EDGAR · 2026-02-26 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1907982/000190798226000026/qbts-20251231.htm
[21] G D-Wave Quantum Inc. · Form 10-K for fiscal year 2024 · SEC EDGAR · 2025-03-14 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1907982/000190798225000060/qbts-20241231.htm
[22] G SEC EDGAR full-text search · "SkyWater" in D-Wave Quantum Inc. Form 10-K filings (nine hits, filings of 2023-04-18 to 2026-02-26) · accessed 2026-09-03 · https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982
[23] C IonQ · IonQ to Acquire SkyWater Technology, Creating the Only Vertically Integrated Full-Stack Quantum Platform Company · investor release · 2026-01-26 · https://investors.ionq.com/news/news-details/2026/IonQ-to-Acquire-SkyWater-Technology-Creating-the-Only-Vertically-Integrated-Full-Stack-Quantum-Platform-Company/default.aspx
[24] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,517,856 (granted 2026-01-06), US 12,587,192 (granted 2026-03-24), US 2024/0169232 A1 (filed 2022-11-18), International Business Machines Corporation · patents · accessed 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit
[25] G USPTO (via Justia Patents) · US 10,268,622 (granted 2019-04-23), US 11,507,871 (granted 2022-11-22), US 11,494,683 (granted 2022-11-08), D-Wave Systems Inc. · patents · accessed 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit
[26] Dijkema, J., Xue, X., Harvey-Collard, P. et al. (QuTech, Delft) · Two-qubit logic between distant spins in silicon · Nature Physics (doi:10.1038/s41567-024-02694-8; arXiv:2310.16805) · 2023-10-25 · https://arxiv.org/abs/2310.16805
[27] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[28] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[29] G NIST / US Department of Commerce · Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies for $2 Billion · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[30] C IBM · IBM's $10 billion quantum investment: FAQ · IBM Quantum blog · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[31] C IQM Quantum Computers · IQM Quantum Computers becomes first European quantum computing company listed on a major U.S. exchange · press release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/
[32] C D-Wave Quantum · D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results · press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[33] P Quantum Computing Report · QuantWare Debuts VIO-40K Architecture to Enable 10,000-Qubit Superconducting Processors · trade press · 2025-12-08 · https://quantumcomputingreport.com/quantware-debuts-vio-40k-architecture-to-enable-10000-qubit-superconducting-processors/
[34] C IonQ · IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology · press release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
Открытые пункты верификации
- IBM Loon: число кубитов, длина c-coupler и какая-либо точность гейтов не опубликованы по состоянию на 2026-09-03 C[4][6]; статьи IBM 2026 г. по c-couplers не найдено.
- Точная формулировка в 10-K о зависимости D-Wave от SkyWater: полнотекстовый поиск EDGAR возвращает девять попаданий G[22], но извлечь сами предложения из использованных отчётов не удалось; собственный текст D-Wave говорит о «существующих сторонних фабриках» со вторым источником поставки, продемонстрированным на 2000Q LN G[21].
- Степень 6 D[2] против «не превышает семи» S[3]: здесь примирены как «только память» против «память плюс логический блок»; отнесение седьмого ребра — прочтение данной справки, а не формулировка статей.
- IQM arXiv:2503.12869: список авторов и точный день подачи не извлечены (цитируется организация); «выше 99.3%» у Constellation не сопровождается ни протоколом, ни погрешностью C[17].
- 1-см каплер Nanjing: XX 23.5 МГц измерено; 100 МГц ZZ приведено без указания, измерено оно или смоделировано D[8]; трактуется как проектное значение.
- Считывание 282 нс, использованное для производного такта, — значение из записи графа технологий для сверхпроводникового пути, а не цифра, специфичная для дальнодействующих каплеров.
- Стоимость, энергия и выход годных в расчёте на каплер: ни один актор их не публикует.
- Патентные метаданные для [24][25] взяты из индекса Justia, а не из полнотекстовых записей USPTO; подсчёта патентных семейств именно по дальнодействующим каплерам не существует.
- Используют ли поставляемые продукты IQM Crystal удлинённый 2-мм каплер из [1], компания не сообщает.
Spin shuttling (conveyor mode)
Coherent transport of a spin qubit along a gate-defined conveyor, buying distance and layout sparsity with a dephasing budget rather than with wiring.
Verdict. Transport is no longer the limiting error in a shuttling circuit; the static exchange gates are. Demote if no 300 mm foundry conveyor link reaches 99% per 10 µm by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Conveyor-mode spin shuttling moves a single spin along a gate-defined channel on a travelling potential wave: overlapping clavier gates driven with fixed phase offsets by four sinusoids (eight two-tone), the carrier riding the moving minimum. Bucket-brigade shuttling needs one pulsed control per hop; a conveyor needs a control count set by the number of phases, not by distance. That is the node's whole economic case, and this brief is its price. Bluhm's group at RWTH Aachen and Forschungszentrum Jülich introduced it as the QuBus: 420 nm channel, four sinusoids, 99.42 ± 0.02% single-electron shuttling — charge, not spin D[4]. Spin coherence at length followed at Delft D[1].
Coordinates. a — affinity: fully fabricated, an electron in a lithographic ²⁸Si/SiGe well. b — time: ~2 × 10⁻⁷ s per 10 µm transit D[1]; entangling not applicable, this is transport. c — readout: none of its own, it borrows the register's charge sensor. d — mobility: transport, the node's entire function. e — control: no modality or placement of its own, one shared radio-frequency drive. f — error as the code sees it: coherent, dephasing and position-dependent rotations, no loss channel. g — manufacturing: CMOS, the same 300 mm line as the dots.
Physics & limits
Gates at 180 nm pitch driven to 300 MHz make a moving confinement minimum; the carrier follows adiabatically at 36 m/s single-tone, 64 m/s two-tone D[1]. Adiabaticity bounds transit time from below through orbital and valley splittings, spin coherence from above. Spin–orbit coupling and micromagnet gradients make transport a deterministic, position-dependent rotation — coherent, hence calibratable in principle — and motion also helps, Delft attributing the improved coherence of moving spins to motional averaging D[2]. Charge noise and disorder pin the carrier and excite it at valley–orbit anticrossings S[19]. Nothing thermodynamic bounds any of this, so the floor is materials: valley-splitting uniformity along a line, and charge noise. Moving it takes interface engineering, quieter gate stacks, echo during transport (in germanium, echo lifted the characteristic shuttle number from 64–77 to above 300 D[5]) or confinement modulation S[8]. Surface-code simulation gives a dephasing threshold of several percent and moderate overhead to ~1% error per shuttle S[6] — forgiving, but conditional on gates and readout already sitting below threshold, which on spins they do not.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2021-08 | 420 nm conveyor, four controls, 99.42 ± 0.02% single-electron (charge) shuttling | RWTH Aachen | D[4] |
| 2024-07-08 | Germanium holes, bucket-brigade: 99.97% per shuttle, basis states only, 312 µm effective | QuTech | D[5] |
| 2025-06-09 | Conveyor: 10 µm in under 200 ns at 99.54 ± 0.03% spin fidelity | QuTech | D[1]G |
| 2026-05-06 | Controlled-phase gate between two moving spins: 98.86 ± 0.29%, 240 nm, 58 ns | QuTech | D[2] |
| 2026-07-29 | Weight-four parity, mobile ancilla: 97.7(1)% per 1.2 µm round trip; Z-parity 72.2(6)% | QuTech | D[3] |
The dominant error term is counter-intuitive: in the five-qubit parity device the limit is incoherent noise in the exchange interaction, dephasing during shuttling and idling being about a quarter of the total D[3]. Transport has stopped being the worst thing in a shuttling circuit; the static gates are, and the route past 99% is gate-stack change, not faster conveyors. Typical-at-scale does not exist: every result above is on a research-fab heterostructure, and no conveyor link has been published on a 300 mm device.
Manufacturing, materials & supply chain
Three overlapping gate layers at ~180 nm pitch over an enriched ²⁸Si/SiGe well, 7 nm thick at Delft D[1] — nominally 300 mm-compatible, and the node's hard dependency is exactly that: uniform conveyor gates on a CMOS line. Dots need only resemble each other; a bus must be uniform along its whole length, because one pinning defect breaks the channel and a conveyor carries no redundancy. No yield or uniformity statistic has been published for conveyors, conspicuous beside Intel's 24,000-plus spin devices per wafer at 96% tune-up yield D[16]. Supply: enriched ²⁸Si from a handful of isotope separators, the single point of failure the silicon-spin path already shares, and SiGe epitaxy and overlay at imec, Intel, GlobalFoundries and STMicroelectronics. Cost per bus is not quotable; no ECCN mapping of the quantum dual-use regime is asserted here.
Control, readout & I/O burden
Four or eight shared radio-frequency lines drive an arbitrarily long bus, so line count scales with the number of buses, not with distance or stops served; a bucket-brigade link of equal reach needs one pulsed line per hop. Sparsity is what makes co-located electronics fit — the argument HRL's 4 K controller makes from the other end at ≤3.5 W and 366 DACs for 18 qubits D[15]G. The node has no readout; a mobile ancilla is measured at a dedicated site D[3]. Latency is not the binding constraint: 4 ns hops and 58 ns moving-spin gates sit two to three orders below spin readout at 1–100 µs, so shuttling does not lengthen the syndrome cycle. The walls: at 10³ qubits, channel uniformity on 300 mm; at 10⁴, phase calibration across thousands of drifting conveyors; at 10⁶, the dephasing budget — at 10⁻³ per µm, one micron of travel per syndrome extraction is affordable and one hundred is not.
Role in the stack
The node belongs to the silicon and germanium quantum-dot spin path (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL under IBM, QuTech, Quobly). It requires gate-defined dot spins to move and a 300 mm CMOS foundry for uniform conveyor gates, and provides nothing downstream: its value is realised inside the path it serves, which is why it will never be sold as a product. It replaces static nearest-neighbour exchange, which costs no transport error; a shuttled link buys distance with a dephasing budget and a calibration burden, worth paying only when control and readout electronics must be interleaved among the qubits. Off-diagonal reading: the node sits far from the fabrication cluster it depends on, its physics set by disorder in research heterostructures and its economics by a 300 mm line it has never run on. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: transport contributes 2.0 × 10⁻⁷ s and gates 5.8 × 10⁻⁸ s each, so the path stays readout-limited at 8.5 × 10⁻⁶ s, readout 6.3 µs of it and reset 1 µs. Empty neighbouring slots: transport across a die boundary, and a link with in-flight leakage detection.
Verification (QCVV)
The silicon figure comes from interleaved randomised benchmarking of a shuttle "gate" over the 10 µm path D[1]; the germanium figure from exponential fits to a characteristic shuttle number D[5]. Different observables, routinely quoted side by side: 99.97% per shuttle in germanium is basis-state only, 99.54% in silicon a spin fidelity over a path. Benchmarking a shuttle also assumes twirlability, questionable for a deterministic position-dependent rotation, since motional averaging can flatten the benchmark below the physical error at any single point. Neither protocol reports leakage out of the valley or orbital subspace, and no shuttling result has been cycle- or mirror-benchmarked, so the correlated error a code would see is unmeasured. Conveyor transport is shown at charge level by RWTH Aachen, at spin level by Delft; the 10 µm figure has no independent replication as of 3 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | research | NL | Every conveyor spin record: 10 µm link, moving-spin gate, mobile ancilla | D[1][2][3] |
| RWTH Aachen | research | DE | Invented conveyor mode; SpinBus architecture | D[4]S[6] |
| Forschungszentrum Jülich | research | DE | Conveyor co-parent; hosts ARQUE's first system | C[7] |
| ARQUE Systems | developer | DE | Sells patented shuttling paths; five-qubit processor | C[7] |
| IBM | developer | US | Acquired HRL: exchange-only silicon plus 4 K cryo-CMOS | G[9] |
| Diraq | developer | AU | 300 mm silicon MOS with imec; sparse layouts underpin its cost claim | D[16] |
| Quantum Motion | developer | UK | 22FDX CMOS, full-stack system at NQCC | C[12] |
| imec | supplier | BE | 300 mm spin line; would fabricate any foundry conveyor | D[16] |
Money.
- 2022-09 · ARQUE Systems · spin-off founded by Bluhm and three colleagues · undisclosed · Jülich, RWTH Aachen · announced C[7]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · eleven teams including Diraq, Quantum Motion · up to $15 M each · announced G[11]G
- 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · $160 M · DCVC, Kembara · closed C[12]G
- 2026-05-21 · Diraq · CHIPS letter of intent · up to $38 M · US Commerce · LOI G[10]G
- 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · closed C[13]G
- 2026-07-23 · IBM · acquisition of HRL Laboratories · undisclosed · close targeted end Q3 2026 · announced G[9]G
None of these is financing for shuttling as such: it is a feature funded inside spin-qubit companies, not a fundable line item, with ARQUE the sole exception — and its funding undisclosed.
Market & supply chain. Nobody sells a shuttle. Enabling supply is 300 mm lithography and overlay, SiGe epitaxy, enriched ²⁸Si substrates and multi-channel waveform generation. G3 and G4 pay for it, since sparsity only earns its dephasing cost at code scale; G7 marginally, through the Jülich installation; G1 and G5 nothing.
IP & standards. The conveyor family originates with RWTH Aachen and Forschungszentrum Jülich; ARQUE commercialises a patented shuttling mechanism C[7]. No dated family count from a named database exists for this node, so none is quoted, and no standards body covers spin transport.
Roadmaps & track record. (promised 2021-08 · conveyor as a scalable bus · status 2026-09-03: single-channel level only, never on a foundry wafer). (ARQUE Systems, promised 2026 · five-qubit shuttling processor at Jülich · status: installation under way, no acceptance data C[7]). (QuTech, promised 2026-07 · above-99% shuttled parity via gate-stack change · status: 97.7% per shuttle D[3]). (Diraq, promised 2026-08-27 · 150 k physical and 1 k logical qubits by 2029 · status: eight-qubit foundry device with one working pair, its own July release saying "thousands by 2029" CP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">GG). QuTech is the strongest actor here; ARQUE is unproven but the only vehicle with a delivery date; Diraq's numbers move faster than its devices.
Strategic reading. If the conveyor reaches foundry uniformity, the winners are the CMOS spin vendors whose thesis is density-through-sparsity — IBM with HRL, Diraq, Quantum Motion, Quobly — and the cryogenic control suppliers, since sparse lattices are what make co-located electronics fit. Losers: dense nearest-neighbour exchange architectures, and foundries selling dot uniformity rather than line uniformity. Bargaining power sits with the 300 mm lines and the enriched-silicon suppliers; a transport primitive with no standalone product will be absorbed as an IP position, which is what the Aachen and Jülich patents already are.
Open niche: the opening is the measurement gap. No shuttle has been cycle-benchmarked, and benchmarking a deterministic, position-dependent rotation is a questionable primitive. A small QCVV house could define a position-resolved, leakage-sensitive shuttling benchmark separating calibratable coherent error from stochastic dephasing, plus automated calibration for tens of clavier phases per bus. On the SFQ side, the conveyor drive is four to eight phase-locked sinusoids at a few hundred megahertz per bus — a deterministic, repetitive, low-power waveform of the kind single-flux-quantum generation produces at 4 K and below.
Outlook & open questions
Falsifiable milestones for 12–24 months. Confirm: a conveyor spin link on a 300 mm foundry device at ≥99% per 10 µm by 2027-09; a shuttled-ancilla parity check above 99%, the target the Delft authors set themselves D[3]; independent replication by a group other than Delft. Demote: if shuttled-ancilla parity stays below ~90% through 2027, the sparse-architecture argument loses its only experimental leg; or if valley-splitting variation along channels proves irreducible on foundry material. Best case by 2029, a distance-3 to distance-5 surface-code patch on a sparse spin lattice with shuttled syndrome extraction; worst case, shuttling stays a Delft and Aachen speciality on research heterostructures.
Open questions. (1) Is benchmarking of a shuttle a meaningful fidelity, or an artefact of motional averaging? (2) Does motional averaging survive foundry-level charge disorder, or invert into pinning? (3) What is the leakage rate at valley anticrossings? (4) Can conveyor phase calibration be automated across thousands of buses? (5) Can a spin cross a die boundary? Watch: any 300 mm shuttling result from imec, Intel, GlobalFoundries or STMicroelectronics; ARQUE's acceptance data at Jülich; QuTech's follow-up to the weight-four parity device.
Sources
- [1] De Smet, M., Matsumoto, Y., Zwerver, A.-M. J. et al. (Vandersypen group, QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, TU Delft) · High-fidelity single-spin shuttling in silicon · Nature Nanotechnology 20, 866–872 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
- [2] Matsumoto, Y. et al. (Vandersypen group, QuTech, TU Delft) · Two-qubit gate between moving spins · Nature 653 (8114) · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
- [3] Undseth, B. et al. (Vandersypen group, QuTech, TU Delft) · Weight-four parity checks with a mobile ancilla spin qubit · Nature 655, 1160–1166 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3
- [4] Seidler, I., Struck, T. et al. (Bluhm group, RWTH Aachen and Forschungszentrum Jülich) · Conveyor-mode single-electron shuttling in Si/SiGe for a scalable quantum computing architecture · arXiv:2108.00879 · 2021-08 · https://arxiv.org/abs/2108.00879
- [5] van Riggelen-Doelman, F. et al. (Veldhorst group, QuTech, TU Delft) · Coherent spin qubit shuttling through germanium quantum dots · Nature Communications · 2024-07-08 · https://www.nature.com/articles/s41467-024-49358-y
- [6] Performance of the spin qubit shuttling architecture for a surface code implementation (SpinBus-motivated; author list not captured) · arXiv:2503.10601 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.10601 S
- [7] Forschungszentrum Jülich · Jülich-Aachen start-up paves the way for scalable quantum computers (ARQUE Systems) · press release · 2026 · https://www.fz-juelich.de/en/news/archive/press-release/2026/julich-aachen-start-up-arque-systems C
- [8] Suppressing spin qubit decoherence during shuttling via confinement modulation · arXiv:2605.00611 · 2026-05 · https://arxiv.org/abs/2605.00611 S (abstract not retrieved; see open verification)
- [9] IBM · IBM to acquire HRL Laboratories · newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum G
- [10] US Department of Commerce and NIST · Letters of intent with nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
- [11] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
- [12] Quantum Motion · $160 M Series C; full-stack CMOS system at NQCC · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/ C
- [13] Quobly · €115 M Series A; enriched-silicon FD-SOI lots at ST Crolles · 2026-06-03 · https://www.quobly.io/ C
- [14] Groove Quantum and QuTech · 18-qubit germanium array · arXiv:2604.01063 · 2026-04 · https://arxiv.org/abs/2604.01063
- [15] HRL Laboratories · Self-sequenced 18-qubit Si/SiGe processor with 4 K cryo-CMOS control · arXiv:2604.16216, Nature 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
- [16] Diraq and imec · Two-qubit gates on 300 mm foundry silicon-MOS devices · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
- [17] Argonne National Laboratory · Silicon quantum processor collaboration with Intel · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel P
- [18] Equal1 · $60 M round; cryo-CMOS quantum system-on-chip · 2026-01-15 · https://www.equal1.com/ C
- [19] Numerical simulation of coherent spin-shuttling in a QuBus with charged defects · arXiv:2512.03588 · 2025-12 · https://arxiv.org/abs/2512.03588 S
Open verification items
- ARQUE Systems funding: no round, amount or investor disclosed in the Forschungszentrum Jülich release [7]; no company or database page is cited for it. Headcount and a dated installation milestone at Jülich Supercomputing Centre are likewise unverified.
- arXiv:2503.10601 [6]: no author list, institution or date is available for it; the threshold figures quoted come from the abstract text only.
- arXiv:2605.00611 [8]: abstract not machine-readable; cited by title only, no quantitative claim taken from it.
- Export-control classification: no ECCN or category mapping for quantum-computing items and enriched ²⁸Si substrates is established here; no rule number is asserted.
- No published yield, channel-uniformity or per-bus cost data exist for conveyor structures on any 300 mm line as of 2026-09-03 — an absence, not a conflict.
- Source conflict, minor: "99.5%" (abstract) versus "99.54 ± 0.03%" (interleaved randomised benchmarking) in [1] — same measurement; this brief uses 99.54%. Cross-platform: the germanium "99.97% per shuttle" [5] is a basis-state figure, not comparable with the silicon conveyor spin fidelity [1].
Спиновый шаттлинг (конвейерный режим)
Когерентный транспорт спинового кубита вдоль конвейера, задаваемого затворами: расстояние и разреженность топологии покупаются бюджетом расфазировки, а не разводкой.
Вердикт. Транспорт больше не является ограничивающей ошибкой в шаттлинговой схеме — ограничивают статические обменные гейты. Понизить, если ни одна конвейерная линия на 300 mm фабрике не достигнет 99% на 10 µm к концу 2027 г.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг расстояния кода; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Конвейерный спиновый шаттлинг перемещает одиночный спин вдоль канала, задаваемого затворами, на бегущей волне потенциала: перекрывающиеся «клавишные» затворы возбуждаются четырьмя синусоидами с фиксированными фазовыми сдвигами (восемь в двухтональном режиме), и носитель едет в движущемся минимуме. Шаттлингу «пожарной цепочкой» (bucket brigade) нужен один импульсный управляющий сигнал на каждый переброс; конвейеру нужно число управляющих линий, задаваемое количеством фаз, а не расстоянием. В этом и состоит вся экономическая аргументация узла, а настоящая справка — цена этой аргументации. Группа Bluhm в RWTH Aachen и Forschungszentrum Jülich ввела конвейер под названием QuBus: канал 420 nm, четыре синусоиды, 99.42 ± 0.02% одноэлектронного шаттлинга — по заряду, не по спину D[4]. Спиновая когерентность на длине была показана позже в Delft D[1].
Координаты. a — сродство: полностью изготавливаемый узел, электрон в литографически заданной яме ²⁸Si/SiGe. b — время: ~2 × 10⁻⁷ s на перелёт 10 µm D[1]; запутывающая операция неприменима, это транспорт. c — считывание: собственного нет, узел заимствует зарядовый сенсор регистра. d — подвижность: транспорт, то есть вся функция узла целиком. e — управление: ни собственной модальности, ни собственного размещения, один общий радиочастотный привод. f — ошибка, как её видит код: когерентная, расфазировка и зависящие от положения повороты, канала потерь нет. g — производство: CMOS, та же 300 mm линия, что и для точек.
Физика и пределы
Затворы с шагом 180 nm, возбуждаемые вплоть до 300 MHz, создают движущийся минимум удерживающего потенциала; носитель следует за ним адиабатически со скоростью 36 m/s в одночастотном режиме и 64 m/s в двухтональном D[1]. Адиабатичность ограничивает время перелёта снизу — через орбитальное и долинное расщепления, — а спиновая когерентность ограничивает его сверху. Спин-орбитальное взаимодействие и градиенты микромагнита превращают транспорт в детерминированный, зависящий от положения поворот — когерентный, а значит, в принципе калибруемый; при этом движение и помогает: Delft объясняет улучшенную когерентность движущихся спинов усреднением по движению (motional averaging) D[2]. Зарядовый шум и беспорядок пиннингуют носитель и возбуждают его на долинно-орбитальных антипересечениях S[19]. Ничего термодинамического здесь не ограничивает, поэтому нижний предел задаётся материалами: однородностью долинного расщепления вдоль линии и зарядовым шумом. Чтобы его сдвинуть, нужны инженерия границ раздела, менее шумные затворные стеки, эхо во время транспорта (в германии эхо подняло характеристическое число перебросов с 64–77 до значений выше 300 D[5]) либо модуляция удержания S[8]. Моделирование поверхностного кода даёт порог по расфазировке в несколько процентов и умеренные накладные расходы вплоть до ~1% ошибки на переброс S[6] — щадящий результат, но он обусловлен тем, что гейты и считывание уже находятся ниже порога, а на спинах это не так.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2021-08 | Конвейер 420 nm, четыре управляющих сигнала, 99.42 ± 0.02% одноэлектронного (зарядового) шаттлинга | RWTH Aachen | D[4] |
| 2024-07-08 | Дырки в германии, «пожарная цепочка»: 99.97% на переброс, только базисные состояния, эффективно 312 µm | QuTech | D[5] |
| 2025-06-09 | Конвейер: 10 µm менее чем за 200 ns с точностью (fidelity) по спину 99.54 ± 0.03% | QuTech | D[1]G |
| 2026-05-06 | Гейт управляемой фазы между двумя движущимися спинами: 98.86 ± 0.29%, 240 nm, 58 ns | QuTech | D[2] |
| 2026-07-29 | Проверка чётности веса четыре с подвижным анцилла-кубитом: 97.7(1)% на круговой рейс 1.2 µm; Z-чётность 72.2(6)% | QuTech | D[3] |
Доминирующий член ошибки контринтуитивен: в пятикубитном устройстве проверки чётности ограничением служит некогерентный шум в обменном взаимодействии, тогда как расфазировка при шаттлинге и в простое даёт около четверти суммарной ошибки D[3]. Транспорт перестал быть худшим элементом шаттлинговой схемы; худшими стали статические гейты, и путь за 99% лежит через смену затворного стека, а не через более быстрые конвейеры. «Типичного на масштабе» здесь не существует: каждый из приведённых результатов получен на гетероструктуре исследовательской фабрики, и ни одна конвейерная линия не опубликована на 300 mm устройстве.
Производство, материалы и цепочка поставок
Три перекрывающихся затворных слоя с шагом ~180 nm над обогащённой ямой ²⁸Si/SiGe толщиной 7 nm в Delft D[1] — номинально совместимо с 300 mm, и именно в этом жёсткая зависимость узла: однородные конвейерные затворы на CMOS-линии. Точкам достаточно быть похожими друг на друга; шина же обязана быть однородной по всей своей длине, потому что один пиннингующий дефект разрывает канал, а конвейер не несёт никакой избыточности. Ни одной статистики по выходу годных или однородности для конвейеров не опубликовано — что бросается в глаза рядом с более чем 24,000 спиновых устройств на пластину у Intel при 96% выхода по настраиваемости D[16]. Поставки: обогащённый ²⁸Si от считанного числа изотопных производств — единая точка отказа, которую путь платформы кремниевых спинов и так уже несёт, — а также эпитаксия SiGe и совмещение слоёв у imec, Intel, GlobalFoundries и STMicroelectronics. Стоимость одной шины назвать нельзя; отображение режима двойного назначения для квантовых изделий на коды ECCN здесь не утверждается.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Четыре или восемь общих радиочастотных линий питают шину произвольной длины, так что число линий масштабируется с числом шин, а не с расстоянием или количеством обслуживаемых остановок; связь «пожарной цепочкой» той же дальности требует одной импульсной линии на переброс. Именно разреженность позволяет разместить электронику рядом с кубитами — тот же аргумент с другого конца делает 4 K контроллер HRL при ≤3.5 W и 366 ЦАП на 18 кубитов D[15]G. Собственного считывания у узла нет; подвижный анцилла измеряется в выделенной точке D[3]. Латентность не является связывающим ограничением: перебросы по 4 ns и гейты движущихся спинов по 58 ns лежат на два-три порядка ниже спинового считывания в 1–100 µs, поэтому шаттлинг не удлиняет цикл извлечения синдрома. Стены: на 10³ кубитов — однородность канала на 300 mm; на 10⁴ — калибровка фаз по тысячам дрейфующих конвейеров; на 10⁶ — бюджет расфазировки: при 10⁻³ на µm один микрон пути на одно извлечение синдрома позволителен, а сто — нет.
Роль в стеке
Узел принадлежит пути платформы спинов в квантовых точках на кремнии и германии (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL в составе IBM, QuTech, Quobly). Ему требуются задаваемые затворами спины в точках — чтобы было что перемещать — и 300 mm CMOS-фабрика (foundry) для однородных конвейерных затворов, а вниз по стеку он не даёт ничего: его ценность реализуется внутри того пути платформы, которому он служит, и именно поэтому он никогда не будет продаваться как продукт. Он замещает статический обмен между ближайшими соседями, который не стоит никакой транспортной ошибки; шаттлинговая связь покупает расстояние ценой бюджета расфазировки и калибровочной нагрузки, и платить эту цену имеет смысл лишь тогда, когда электронику управления и считывания приходится размещать вперемежку с кубитами. Внедиагональное прочтение: узел находится далеко от производственного кластера, от которого зависит; его физику задаёт беспорядок в исследовательских гетероструктурах, а его экономику — 300 mm линия, на которой он ни разу не работал. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: транспорт вносит 2.0 × 10⁻⁷ s, гейты — по 5.8 × 10⁻⁸ s, так что путь платформы остаётся ограниченным считыванием на уровне 8.5 × 10⁻⁶ s, из которых 6.3 µs — считывание и 1 µs — сброс. Пустые соседние слоты: транспорт через границу кристалла и связь со внутриполётным детектированием утечки (leakage).
Верификация (QCVV)
Кремниевая цифра получена из чередующегося рандомизированного бенчмаркинга шаттлингового «гейта» на пути 10 µm D[1]; германиевая — из экспоненциальной подгонки характеристического числа перебросов D[5]. Наблюдаемые разные, а цитируются они рутинно рядом: 99.97% на переброс в германии — это только базисные состояния, 99.54% в кремнии — спиновая точность на пути. Кроме того, бенчмаркинг переброса предполагает твирлуемость, что сомнительно для детерминированного, зависящего от положения поворота, поскольку усреднение по движению способно занизить результат бенчмарка ниже физической ошибки в любой отдельной точке. Ни один из протоколов не сообщает об утечке (leakage) из долинного или орбитального подпространства, и ни один результат по шаттлингу не проходил цикловый (cycle) или зеркальный (mirror) бенчмаркинг, так что коррелированная ошибка, которую увидел бы код, не измерена. Конвейерный транспорт показан на зарядовом уровне в RWTH Aachen и на спиновом уровне в Delft; цифра для 10 µm по состоянию на 3 сентября 2026 г. не имеет независимого воспроизведения.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | исследования | Нидерланды | Все конвейерные спиновые рекорды: линия 10 µm, гейт движущихся спинов, подвижный анцилла | D[1][2][3] |
| RWTH Aachen | исследования | Германия | Изобрели конвейерный режим; архитектура SpinBus | D[4]S[6] |
| Forschungszentrum Jülich | исследования | Германия | Соавтор конвейера; размещает первую систему ARQUE | C[7] |
| ARQUE Systems | разработчик | Германия | Продаёт запатентованные шаттлинговые тракты; пятикубитный процессор | C[7] |
| IBM | разработчик | США | Приобрела HRL: кремний на одном лишь обмене плюс 4 K cryo-CMOS | G[9] |
| Diraq | разработчик | Австралия | 300 mm кремниевый MOS совместно с imec; разреженные топологии лежат в основе её заявлений о стоимости | D[16] |
| Quantum Motion | разработчик | Великобритания | CMOS 22FDX, полностековая система в NQCC | C[12] |
| imec | поставщик | Бельгия | 300 mm спиновая линия; изготовила бы любой фабричный конвейер | D[16] |
Деньги.
- 2022-09 · ARQUE Systems · спин-офф, основанный Bluhm и тремя коллегами · сумма не раскрыта · Jülich, RWTH Aachen · объявлено C[7]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · одиннадцать команд, включая Diraq и Quantum Motion · до $15 M каждой · объявлено G[11]G
- 2026-05-07 · Quantum Motion · раунд серии C · $160 M · DCVC, Kembara · закрыт C[12]G
- 2026-05-21 · Diraq · письмо о намерениях по программе CHIPS · до $38 M · US Commerce · LOI G[10]G
- 2026-06-03 · Quobly · раунд серии A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics · закрыт C[13]G
- 2026-07-23 · IBM · приобретение HRL Laboratories · сумма не раскрыта · закрытие сделки намечено на конец Q3 2026 · объявлено G[9]G
Ни одна из этих позиций не является финансированием шаттлинга как такового: это функция, оплачиваемая внутри спин-кубитных компаний, а не финансируемая отдельной строкой, — с единственным исключением в лице ARQUE, чьё финансирование не раскрыто.
Рынок и цепочка поставок. Шаттл никто не продаёт. Обеспечивающая цепочка поставок — это 300 mm литография и совмещение слоёв, эпитаксия SiGe, подложки из обогащённого ²⁸Si и многоканальная генерация сигналов произвольной формы. Платят за это G3 и G4, поскольку разреженность окупает свою цену в расфазировке только на масштабе кода; G7 — незначительно, через установку в Jülich; G1 и G5 — ничего.
ИС и стандарты. Семейство конвейерных решений происходит из RWTH Aachen и Forschungszentrum Jülich; ARQUE коммерциализирует запатентованный механизм шаттлинга C[7]. Датированного счёта патентных семейств из поименованной базы данных для этого узла не существует, поэтому он и не приводится, а спиновый транспорт не покрыт ни одним органом по стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. (обещано 2021-08 · конвейер как масштабируемая шина · статус на 2026-09-03: только уровень одиночного канала, ни разу не на фабричной пластине). (ARQUE Systems, обещано 2026 · пятикубитный шаттлинговый процессор в Jülich · статус: идёт установка, приёмочных данных нет C[7]). (QuTech, обещано 2026-07 · шаттлинговая чётность выше 99% за счёт смены затворного стека · статус: 97.7% на переброс D[3]). (Diraq, обещано 2026-08-27 · 150 k физических и 1 k логических кубитов к 2029 · статус: восьмикубитное фабричное устройство с одной работающей парой, при том что её собственный июльский релиз говорит о «тысячах к 2029» CP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">GG). QuTech — сильнейший актор здесь; ARQUE не доказала ничего, но это единственный носитель обязательства с датой поставки; цифры Diraq движутся быстрее, чем её устройства.
Стратегическое прочтение. Если конвейер достигнет фабричной однородности, выиграют CMOS-вендоры спиновых кубитов, чей тезис — плотность через разреженность: IBM вместе с HRL, Diraq, Quantum Motion, Quobly, — а также поставщики криогенного управления, поскольку именно разреженные решётки позволяют разместить электронику рядом с кубитами. Проигравшие: плотные архитектуры обмена с ближайшими соседями и фабрики, продающие однородность точек, а не однородность линии. Переговорная сила остаётся у 300 mm линий и поставщиков обогащённого кремния; транспортный примитив без самостоятельного продукта будет поглощён как позиция по интеллектуальной собственности — чем патенты Aachen и Jülich уже и являются.
Открытая ниша: возможность здесь — это разрыв в измерениях. Ни один переброс не проходил цикловый бенчмаркинг, а бенчмаркинг детерминированного, зависящего от положения поворота — сомнительный примитив. Небольшая QCVV-команда могла бы определить разрешённый по положению, чувствительный к утечке бенчмарк шаттлинга, разделяющий калибруемую когерентную ошибку и стохастическую расфазировку, плюс автоматическую калибровку десятков клавишных фаз на шину. Со стороны SFQ: привод конвейера — это от четырёх до восьми фазово-синхронизированных синусоид на несколько сотен мегагерц на шину, то есть детерминированный, повторяющийся, маломощный сигнал именно того рода, какой генерация на одиночных квантах магнитного потока обеспечивает при 4 K и ниже.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемые вехи на 12–24 месяца. Подтверждают: конвейерная спиновая линия на 300 mm фабричном устройстве с ≥99% на 10 µm к 2027-09; шаттлинговая проверка чётности с анциллой выше 99% — цель, которую авторы из Delft поставили себе сами D[3]; независимое воспроизведение группой, отличной от Delft. Понижают: если шаттлинговая чётность с анциллой останется ниже ~90% в течение всего 2027 года, аргумент в пользу разреженной архитектуры лишится единственной экспериментальной опоры; либо если разброс долинного расщепления вдоль каналов окажется неустранимым на фабричном материале. Лучший случай к 2029 — участок поверхностного кода расстояния от 3 до 5 на разреженной спиновой решётке с шаттлинговым извлечением синдрома; худший — шаттлинг остаётся специальностью Delft и Aachen на исследовательских гетероструктурах.
Открытые вопросы. (1) Является ли бенчмаркинг переброса осмысленной точностью или это артефакт усреднения по движению? (2) Переживёт ли усреднение по движению зарядовый беспорядок фабричного уровня — или обратится в пиннинг? (3) Какова скорость утечки на долинных антипересечениях? (4) Можно ли автоматизировать калибровку фаз конвейера на тысячах шин? (5) Может ли спин пересечь границу кристалла? Следить: за любым результатом по шаттлингу на 300 mm от imec, Intel, GlobalFoundries или STMicroelectronics; за приёмочными данными ARQUE в Jülich; за продолжением работ QuTech по устройству проверки чётности веса четыре.
Источники
- [1] De Smet, M., Matsumoto, Y., Zwerver, A.-M. J. et al. (Vandersypen group, QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, TU Delft) · High-fidelity single-spin shuttling in silicon · Nature Nanotechnology 20, 866–872 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
- [2] Matsumoto, Y. et al. (Vandersypen group, QuTech, TU Delft) · Two-qubit gate between moving spins · Nature 653 (8114) · 2026-05-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
- [3] Undseth, B. et al. (Vandersypen group, QuTech, TU Delft) · Weight-four parity checks with a mobile ancilla spin qubit · Nature 655, 1160–1166 · 2026-07-29 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10766-3
- [4] Seidler, I., Struck, T. et al. (Bluhm group, RWTH Aachen and Forschungszentrum Jülich) · Conveyor-mode single-electron shuttling in Si/SiGe for a scalable quantum computing architecture · arXiv:2108.00879 · 2021-08 · https://arxiv.org/abs/2108.00879
- [5] van Riggelen-Doelman, F. et al. (Veldhorst group, QuTech, TU Delft) · Coherent spin qubit shuttling through germanium quantum dots · Nature Communications · 2024-07-08 · https://www.nature.com/articles/s41467-024-49358-y
- [6] Performance of the spin qubit shuttling architecture for a surface code implementation (SpinBus-motivated; author list not captured) · arXiv:2503.10601 · 2025-03 · https://arxiv.org/abs/2503.10601 S
- [7] Forschungszentrum Jülich · Jülich-Aachen start-up paves the way for scalable quantum computers (ARQUE Systems) · press release · 2026 · https://www.fz-juelich.de/en/news/archive/press-release/2026/julich-aachen-start-up-arque-systems C
- [8] Suppressing spin qubit decoherence during shuttling via confinement modulation · arXiv:2605.00611 · 2026-05 · https://arxiv.org/abs/2605.00611 S (abstract not retrieved; see open verification)
- [9] IBM · IBM to acquire HRL Laboratories · newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum G
- [10] US Department of Commerce and NIST · Letters of intent with nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
- [11] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
- [12] Quantum Motion · $160 M Series C; full-stack CMOS system at NQCC · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/ C
- [13] Quobly · €115 M Series A; enriched-silicon FD-SOI lots at ST Crolles · 2026-06-03 · https://www.quobly.io/ C
- [14] Groove Quantum and QuTech · 18-qubit germanium array · arXiv:2604.01063 · 2026-04 · https://arxiv.org/abs/2604.01063
- [15] HRL Laboratories · Self-sequenced 18-qubit Si/SiGe processor with 4 K cryo-CMOS control · arXiv:2604.16216, Nature 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
- [16] Diraq and imec · Two-qubit gates on 300 mm foundry silicon-MOS devices · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
- [17] Argonne National Laboratory · Silicon quantum processor collaboration with Intel · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel P
- [18] Equal1 · $60 M round; cryo-CMOS quantum system-on-chip · 2026-01-15 · https://www.equal1.com/ C
- [19] Numerical simulation of coherent spin-shuttling in a QuBus with charged defects · arXiv:2512.03588 · 2025-12 · https://arxiv.org/abs/2512.03588 S
Открытые пункты верификации
- Финансирование ARQUE Systems: ни раунда, ни суммы, ни инвестора в релизе Forschungszentrum Jülich не раскрыто [7]; страницы компании и баз данных для него не цитируются. Численность персонала и датированная веха по установке в Jülich Supercomputing Centre также не верифицированы.
- arXiv:2503.10601 [6]: список авторов, организация и дата для него недоступны; приведённые пороговые цифры взяты только из текста аннотации.
- arXiv:2605.00611 [8]: аннотация машинно не читается; цитируется только по названию, количественных утверждений из неё не взято.
- Классификация экспортного контроля: отображение на ECCN или категорию для изделий квантовых вычислений и подложек обогащённого ²⁸Si здесь не установлено; номер правила не утверждается.
- По состоянию на 2026-09-03 не существует опубликованных данных о выходе годных, однородности канала или стоимости одной шины для конвейерных структур ни на одной 300 mm линии — это отсутствие данных, а не противоречие.
- Конфликт источников, незначительный: «99.5%» (аннотация) против «99.54 ± 0.03%» (чередующийся рандомизированный бенчмаркинг) в [1] — это одно и то же измерение; настоящая справка использует 99.54%. Межплатформенный: германиевые «99.97% на переброс» [5] — цифра по базисным состояниям, не сопоставимая со спиновой точностью кремниевого конвейера [1].
Static nearest-neighbour lattice
A coupling graph fixed at mask level in which each qubit interacts only with lithographic neighbours; the default topology under every fielded superconducting and spin processor.
Verdict. Not a design choice but the residue of planar lithography. It caps codes at the surface/colour family by geometry, and every announced escape from it is roadmap, not hardware.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A connectivity primitive, not a qubit type: the interaction graph is frozen at mask level, each site coupling only to lithographic neighbours, because capacitive/inductive and exchange couplings decay over microns and nanometres. The anchor is Barends et al. (Google/UCSB, 2014-02): five Xmon qubits in a linear nearest-neighbour array, 2Q up to 99.4%, at the surface-code threshold D[1]. IBM's heavy-hex arrived in 2019 as a code construction — a surface/Bacon–Shor hybrid with flag qubits, cutting fixed-frequency collisions "by several orders of magnitude" at the cost of coordination number S[9]; the flagship has since returned to a square lattice C[5].
Coordinates: fully fabricated affinity; no time constant, readout or control of its own — a topology, not a device; static, lithographic, coherent error: "heavy-hex (degree 2.3) or square lattice (degree 3.5–3.6) with on-chip couplers; ZZ crosstalk is the tax" (graph record).
Physics & limits
The floor is not a coherence floor. Always-on coupling leaves residual ZZ; tunable couplers null the static part but add a flux line, a leakage path and flux-noise susceptibility S[9]. In the only published full error budget at code scale — Google's d=7 run on Willow — CZ crosstalk contributes 5.5×10⁻⁴ D[2]. The binding constraint is geometric: a stabiliser code with 2D-local checks obeys the Bravyi–Poulin–Terhal bound kd² ≲ n, so this topology hosts only the surface/colour family at order 2d² physical qubits per logical one — a rate no better qubit can raise. The second tax is routing: an arbitrary interaction on a degree-2.3–3.6 graph costs SWAP depth scaling with lattice diameter. Only breaking 2D locality moves the floor.
Engineering state of the art
Best demonstrated is an isolated pair: IQM's flux-tunable-coupler CZ at 99.93% over 40 hours, with 99.98% 1Q and >99.94% simultaneous readout on the same device D[3]. Typical at scale is IBM's fleet error per layered gate, 3.7×10⁻³ typical and 1.9×10⁻³ best (July 2026), measured full-width D[8]. That ≈5× gap between a characterised pair and a full-width layer is the lattice tax; inside it the two-qubit gate dominates, about 40% of Google's colour-code budget D[10]. Foundry spin arrays sit a generation behind, 2Q 99.04–99.56% D[4].
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2014-02 | Five-qubit linear array, 2Q up to 99.4% | Google/UCSB | D[1] |
| 2024-12 | d=7 surface code, 105 q, Λ=2.14; CZ crosstalk 5.5×10⁻⁴ | Google Quantum AI | D[2] |
| 2025-11 | Nighthawk: 120 q, 218 couplers, 5,000 2Q gates per circuit | IBM | C[5] |
| 2026-04 | Twelve chiplets tiled into 108 q, median 2Q 99.1% (99.5% at 36 q) | Rigetti | C[6] |
Manufacturing, materials & supply chain
Superconducting lattices are Nb/Al junction films patterned by DUV or e-beam; EUV is not required and no fielded transmon lattice uses it — IBM runs 300 mm at Albany, Google in-house. Spin dot arrays are foundry-native and EUV-dependent: Intel 300 mm, >24,000 devices per wafer at 96% tune-up yield D[7]; GlobalFoundries 22FDX for Quantum Motion; STMicroelectronics FD-SOI for Quobly CG. Uniformity, not peak fidelity, limits that branch: imec's eight-qubit device had a validated two-qubit gate on one of four pairs D[11]. Export exposure attaches to the machine, not the topology (ECCN 4A906, 3A904, 3A901.a) G[14].
Control, readout & I/O burden
The lattice buys no wiring saving. Nighthawk carries 218 tunable couplers for 120 qubits: the coupler count — roughly 1.8 flux lines per qubit above drive and readout — sets the harness C[5]. At 10³ the harness is buildable; at 10⁴ it binds on cryostat area and heat load, which IBM's 0.53 m² wiring area and 2.75 m³ vacuum volume per modular cell are sized against C[12]; at 10⁶ nothing at room temperature closes. Both mitigations sit far below lattice scale: SEEQC's millikelvin SFQ control flip-chip-integrated with qubits, 1Q up to 99.9% D[13], and HRL's 4-K cryo-CMOS sequencer running 18 qubits with no room-temperature real-time electronics D[15].
Role in the stack
It underlies the transmon path (IBM, Google, Rigetti, IQM, Fujitsu), the bosonic and dual-rail superconducting paths, the silicon and germanium spin paths (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM) and defect-spin nodes. It provides the 2D-local checks the rotated surface and colour codes need, and is the alternative to long-range on-chip couplers, shuttled spins and shared-line crossbars; switching costs a mask redesign. It conflicts with degree-≥6 qLDPC codes, all-to-all high-rate codes, transversal-permutation schemes and cm-scale 3D cavities. Having no transport step it adds zero to the transport term of the derived clock (= sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset); its cost hides in the gate term as SWAP depth. The neighbouring empty slot is a degree-≥6 static lattice at parity fidelity with degree-3.5.
Verification (QCVV)
Crosstalk and coupler figures come from randomised or cross-entropy benchmarking on pairs or small subsets. The 5.5×10⁻⁴ CZ crosstalk is a fitted component of Google's device-wide error budget, not an independent measurement; no vendor publishes full-lattice simultaneous crosstalk. Error per layered gate is the only full-width metric in fleet use and only IBM reports it, so cross-vendor comparison of the lattice tax is impossible today. Rigetti's 99.5%→99.1% median drop across its 36→108-qubit tiling is unattributed C[6].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | Developer | US | Heavy-hex then square lattices; Nighthawk 120 q | C[5] |
| Google | Developer | US | Square lattices; d=7 code on 105 qubits | D[2] |
| Rigetti | Developer | US | Tiles chiplets into 108 qubits | C[6] |
| IQM | Developer | FI | Transmon line; isolated-pair CZ 99.93% | D[3] |
| GlobalFoundries | Supplier | US | 22FDX spin-dot wafers | CG |
Money.
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · CHIPS letters of intent, nine firms (IBM/Anderon 1 B, GlobalFoundries 375 M, Diraq ≤38 M) · 2.013 B · LOI, non-binding G
- 2026-06-02 · IBM · five-year quantum commitment · >$10 B · announced CG
- 2026-07-02 · IQM · Nasdaq/Helsinki listing · cash €337 M pro-forma · closed CG
- 2026-08 · Rigetti · Q2-2026 results · revenue 5.1 M, cash 541.3 M · reported CG
Market & supply chain. Transmon lattices consume DUV/e-beam tooling, flip-chip bonders, TWPA amplifiers and control racks; spin lattices consume ASML EUV inside Intel, GlobalFoundries and STMicroelectronics — a single point of failure the superconducting branch does not share. G1–G3 pay for the lattice; G4 is the goal it cannot reach unaided.
IP & standards. The IP is coupler-level: IBM US 11,727,297 B2 (granted 2023-08-15) claims an opposite-sign second coupling path cancelling coherent error PG. Aggregate quantum families to 2026-06-30: IBM 4,388, Google 2,385 P[16]. No topology standard exists.
Roadmaps & track record. IBM Nighthawk (promised 2025-06-10, for 2025, delivered 2025-12) CG; Kookaburra, the first step off pure nearest-neighbour connectivity (promised 2022-05-10 for 2025, redefined for 2026, undelivered as of 2026-09-04) RG; Rigetti median 99.5% at 108 q (promised for end-2025, slipped to "later 2026", unmet) RG. IBM ships the base lattice on time and misses every date beyond it.
Strategic reading. If this topology stays the only manufacturable one, the winners own 2D-local decoding and yield — IBM and Google in superconductors, CMOS foundries in spins — and the losers are high-rate-code startups betting on connectivity nobody can fabricate. If degree rises, leverage moves to coupler and packaging IP — what IBM's coupler patents and the HRL purchase buy.
Open niche: a small QCVV/SFQ house can plug in where none of the actors above publish: full-width simultaneous crosstalk as a vendor-neutral metric, coupling-map-aware decoder validation as coordination number changes, and verification of cryogenic control loops against the flux-line count a lattice degree implies.
Outlook & open questions
Confirm or demote within 12–24 months: does Kookaburra ship a qLDPC memory on c-coupled hardware or slip again; does Rigetti reach median 99.5% at 108 qubits; does any vendor publish a full-lattice simultaneous-crosstalk number. Best case by 2029: degree-6 on-chip routing ships without a fidelity penalty and a planar lattice hosts a high-rate memory. Worst case: coordination stays near 3.5 and scale is bought with 2d² overhead. Open: whether the pair-to-full-width gap is intrinsic.
Sources
[1] Barends, Kelly, Megrant et al. (Google/UCSB) · "Logic gates at the surface code threshold: superconducting qubits poised for fault-tolerant quantum computing" · Nature 508, 500 · 2014-02-19 · https://arxiv.org/abs/1402.4848
[2] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437
[4] Diraq with imec · 300 mm SiMOS two-qubit gates · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
[5] IBM · "IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs" (Nighthawk, Loon) C · IBM Newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[6] Rigetti · Cepheus-1-108Q general availability C · Rigetti Investor Relations · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[7] Intel · 300 mm quantum-dot device statistics · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
[8] IBM · Quantum hardware page, error per layered gate C · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/hardware
[9] Heavy-hexagon and heavy-square code construction (surface/Bacon–Shor hybrid with flag qubits) · arXiv:1907.09528 · 2019-07 · https://arxiv.org/abs/1907.09528
[10] Google Quantum AI · colour-code error budget on a square lattice · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[11] imec with Diraq · eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[12] IBM · modular cryogenics, coupled cell prototypes C · IBM Quantum Blog · 2026-08-19 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[13] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC) · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[14] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs 4A906 / 3A904 / 3A901 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[15] HRL Laboratories · self-sequenced silicon QPU, 18 exchange-only qubits · arXiv:2604.16216; Nature 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[16] PatSnap · quantum patent-family counts to 2026-06-30 P · 2026-06-30 · (PatSnap report as cited in the main report's superconducting section)
Open verification items
The title, authors and journal reference of arXiv:1907.09528 could not be retrieved from its abstract page; only the abstract text (heavy-hexagon / heavy-square construction, flag qubits, "several orders of magnitude" collision reduction) is quoted here. The 5.5×10⁻⁴ CZ-crosstalk figure is a component of Google's fitted device error budget, not an independently reported measurement. No full-lattice, simultaneously-gated crosstalk value exists for any vendor. The 40-basis-point median two-qubit drop across Rigetti's 36→108-qubit tiling is unattributed in both company releases. The PatSnap counts cited are secondary and are not independently confirmed against the database.
Статическая решётка ближайших соседей
Граф связей, зафиксированный на уровне масок, в котором каждый кубит взаимодействует только с литографическими соседями; топология по умолчанию под всяким эксплуатируемым сверхпроводниковым и спиновым процессором.
Вердикт. Не проектное решение, а осадок планарной литографии. Геометрия ограничивает коды семейством поверхностных и цветных, а всякий заявленный выход за эти рамки — дорожная карта, а не аппаратура.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Примитив связности, а не тип кубита: граф взаимодействий заморожен на уровне масок, каждый узел связан только с литографическими соседями, поскольку ёмкостная/индуктивная и обменная связи спадают на масштабах микрон и нанометров. Опорная точка — Barends et al. (Google/UCSB, 2014-02): пять Xmon-кубитов в линейном массиве ближайших соседей, точность (fidelity) 2Q до 99.4%, на пороге поверхностного кода D[1]. Heavy-hex у IBM появилась в 2019 году как конструкция кода — гибрид поверхностного кода и кода Bacon–Shor с флаговыми кубитами, снижающий частотные коллизии у кубитов с фиксированной частотой «на несколько порядков» ценой координационного числа S[9]; флагманская линия с тех пор вернулась к квадратной решётке C[5].
Координаты: полностью фабрикуемая природа; ни собственной постоянной времени, ни собственного считывания или управления — это топология, а не устройство; статическая, литографическая, когерентная ошибка: «heavy-hex (степень 2.3) или квадратная решётка (степень 3.5–3.6) с элементами связи (каплерами) на кристалле; ZZ-наводки (crosstalk) — это налог» (запись графа).
Физика и пределы
Ограничение снизу здесь задаётся не когерентностью. Постоянно включённая связь оставляет остаточное ZZ-взаимодействие; перестраиваемые каплеры обнуляют статическую часть, но добавляют потоковую линию, канал утечки (leakage) и чувствительность к потоковому шуму S[9]. В единственном опубликованном полном бюджете ошибок на кодовом масштабе — запуск Google с d=7 на Willow — вклад CZ-наводок составляет 5.5×10⁻⁴ D[2]. Связывающее ограничение геометрическое: стабилизаторный код с 2D-локальными проверками подчиняется границе Bravyi–Poulin–Terhal kd² ≲ n, поэтому данная топология вмещает только семейство поверхностных и цветных кодов при порядка 2d² физических кубитов на один логический — эту скорость кодирования не поднять никаким улучшением самого кубита. Второй налог — маршрутизация: произвольное взаимодействие на графе степени 2.3–3.6 стоит SWAP-глубины, растущей с диаметром решётки. Сдвинуть эту границу может только отказ от 2D-локальности.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее из продемонстрированного — изолированная пара: CZ на перестраиваемом по потоку каплере у IQM с точностью 99.93% на протяжении 40 часов, при 99.98% для 1Q-гейтов и >99.94% для одновременного считывания на том же устройстве D[3]. Типичное значение на масштабе — ошибка на слоёный гейт по парку машин IBM: 3.7×10⁻³ типично и 1.9×10⁻³ в лучшем случае (июль 2026 г.), измеренная на полной ширине D[8]. Разрыв примерно в 5× между охарактеризованной парой и слоем полной ширины и есть налог решётки; внутри него доминирует двухкубитный гейт — около 40% бюджета цветного кода у Google D[10]. Фабричные (foundry) спиновые массивы отстают на поколение: точность 2Q 99.04–99.56% D[4].
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2014-02 | Линейный массив из пяти кубитов, точность 2Q до 99.4% | Google/UCSB | D[1] |
| 2024-12 | Поверхностный код d=7, 105 кубитов, Λ=2.14; CZ-наводки 5.5×10⁻⁴ | Google Quantum AI | D[2] |
| 2025-11 | Nighthawk: 120 кубитов, 218 каплеров, 5,000 2Q-гейтов на схему | IBM | C[5] |
| 2026-04 | Двенадцать чиплетов, сведённых в 108 кубитов, медианная точность 2Q 99.1% (99.5% при 36 кубитах) | Rigetti | C[6] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Сверхпроводниковые решётки — это плёнки Nb/Al с переходами, формируемые DUV-литографией или электронным лучом; EUV не требуется, и ни одна эксплуатируемая трансмонная решётка её не использует — IBM работает на 300 mm в Albany, Google — на собственной линии. Массивы спиновых квантовых точек изначально фабричные и зависят от EUV: Intel на 300 mm, >24,000 приборов на пластину при 96% выхода годных по настройке D[7]; GlobalFoundries 22FDX для Quantum Motion; STMicroelectronics FD-SOI для Quobly CG. Эту ветвь ограничивает однородность, а не пиковая точность: у восьмикубитного прибора imec подтверждённый двухкубитный гейт был получен на одной паре из четырёх D[11]. Экспортный контроль привязан к машине, а не к топологии (ECCN 4A906, 3A904, 3A901.a) G[14].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Решётка не даёт экономии на разводке. Nighthawk несёт 218 перестраиваемых каплеров на 120 кубитов: именно число каплеров — примерно 1.8 потоковой линии на кубит сверх линий возбуждения и считывания — задаёт жгут C[5]. На 10³ жгут реализуем; на 10⁴ он упирается в площадь криостата и тепловую нагрузку, под которые и рассчитаны 0.53 m² площади разводки и 2.75 m³ вакуумного объёма на модульную ячейку у IBM C[12]; на 10⁶ ничто при комнатной температуре не сходится. Оба смягчающих решения находятся далеко ниже масштаба решётки: милликельвиновое SFQ-управление SEEQC, интегрированное с кубитами по технологии flip-chip, с точностью 1Q до 99.9% D[13], и cryo-CMOS-секвенсор HRL при 4 K, обслуживающий 18 кубитов вообще без электроники реального времени при комнатной температуре D[15].
Роль в стеке
Она лежит в основе пути платформы трансмонов (IBM, Google, Rigetti, IQM, Fujitsu), бозонного и dual-rail сверхпроводниковых путей, кремниевого и германиевого спиновых путей (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL→IBM) и узлов на спинах дефектов. Она обеспечивает 2D-локальные проверки, которые нужны повёрнутому поверхностному и цветному кодам, и является альтернативой дальнодействующим каплерам на кристалле, перемещаемым спинам и кроссбарам с общими линиями; переход стоит переработки масок. Она конфликтует с qLDPC-кодами степени ≥6, высокоскоростными кодами со связностью «все со всеми», схемами трансверсальных перестановок и 3D-резонаторами сантиметрового масштаба. Не имея шага транспорта, она добавляет ноль к транспортному члену производного такта (= сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс); её стоимость прячется в гейтовом члене в виде SWAP-глубины. Соседний пустой слот — статическая решётка степени ≥6 с точностью на уровне решётки степени 3.5.
Верификация (QCVV)
Цифры по наводкам и каплерам получены рандомизированным или кросс-энтропийным бенчмаркингом на парах либо малых подмножествах. Величина CZ-наводок 5.5×10⁻⁴ — подгоночная компонента общедевайсного бюджета ошибок Google, а не независимое измерение; ни один вендор не публикует одновременные наводки для полной решётки. Ошибка на слоёный гейт — единственная метрика полной ширины, применяемая на парке машин, и сообщает её только IBM, поэтому межвендорное сравнение налога решётки сегодня невозможно. Падение медианы с 99.5% до 99.1% при переходе Rigetti от 36 к 108 кубитам мозаичной сборкой не объяснено C[6].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | Разработчик | США | Сначала heavy-hex, затем квадратные решётки; Nighthawk на 120 кубитов | C[5] |
| Google | Разработчик | США | Квадратные решётки; код d=7 на 105 кубитах | D[2] |
| Rigetti | Разработчик | США | Сводит чиплеты в 108 кубитов | C[6] |
| IQM | Разработчик | Финляндия | Линия трансмонов; CZ на изолированной паре 99.93% | D[3] |
| GlobalFoundries | Поставщик | США | Пластины со спиновыми квантовыми точками на 22FDX | CG |
Деньги.
- 2026-05-21 · US Dept of Commerce · письма о намерениях по CHIPS, девять компаний (IBM/Anderon 1 B, GlobalFoundries 375 M, Diraq ≤38 M) · 2.013 B · LOI, необязывающие G
- 2026-06-02 · IBM · пятилетнее обязательство по квантовому направлению · >$10 B · объявлено CG
- 2026-07-02 · IQM · листинг на Nasdaq/Helsinki · денежные средства €337 M pro-forma · закрыт CG
- 2026-08 · Rigetti · результаты Q2 2026 г. · выручка 5.1 M, денежные средства 541.3 M · отчёт CG
Рынок и цепочка поставок. Трансмонные решётки потребляют DUV- и электронно-лучевое оборудование, установки flip-chip-монтажа, TWPA-усилители и стойки управления; спиновые решётки потребляют EUV от ASML внутри Intel, GlobalFoundries и STMicroelectronics — единая точка отказа, которой у сверхпроводниковой ветви нет. За решётку платят G1–G3; G4 — цель, которой она сама по себе достичь не может.
ИС и стандарты. Интеллектуальная собственность сосредоточена на уровне каплера: IBM US 11,727,297 B2 (выдан 2023-08-15) заявляет второй канал связи с противоположным знаком, компенсирующий когерентную ошибку PG. Совокупные квантовые патентные семейства на 2026-06-30: IBM 4,388, Google 2,385 P[16]. Стандарта на топологию не существует.
Дорожные карты и послужной список. IBM Nighthawk (обещан 2025-06-10, на 2025 год, поставлен 2025-12) CG; Kookaburra, первый шаг в сторону от чистой связности ближайших соседей (обещан 2022-05-10 на 2025 год, переопределён на 2026 год, не поставлен по состоянию на 2026-09-04) RG; медиана 99.5% при 108 кубитах у Rigetti (обещана на конец 2025 года, сдвинута на «более поздний 2026 год», не достигнута) RG. Базовую решётку IBM поставляет в срок и промахивается по всем датам за её пределами.
Стратегическое прочтение. Если эта топология останется единственной изготовимой, выигрывают владельцы 2D-локального декодирования и выхода годных — IBM и Google в сверхпроводниках, CMOS-фабрики в спинах, — а проигрывают стартапы высокоскоростных кодов, поставившие на связность, которую никто не умеет изготавливать. Если степень связности вырастет, рычаг смещается к ИС на каплеры и корпусирование — именно это покупают патенты IBM на каплеры и приобретение HRL.
Открытая ниша: небольшой QCVV/SFQ-коллектив может встроиться там, где никто из перечисленных акторов не публикует данных: одновременные наводки полной ширины как вендор-нейтральная метрика, валидация декодера с учётом карты связей при изменении координационного числа и верификация криогенных контуров управления против того числа потоковых линий, которое подразумевает степень решётки.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе в течение 12–24 месяцев: поставит ли Kookaburra qLDPC-память на оборудовании с c-каплерами или сдвинется снова; достигнет ли Rigetti медианы 99.5% при 108 кубитах; опубликует ли хоть один вендор значение одновременных наводок для полной решётки. Лучший случай к 2029 году: маршрутизация на кристалле со степенью 6 выходит без потери точности, и планарная решётка несёт высокоскоростную память. Худший случай: координационное число остаётся вблизи 3.5, а масштаб покупается накладными расходами 2d². Открыто: является ли разрыв между парой и полной шириной внутренне присущим.
Источники
[1] Barends, Kelly, Megrant et al. (Google/UCSB) · "Logic gates at the surface code threshold: superconducting qubits poised for fault-tolerant quantum computing" · Nature 508, 500 · 2014-02-19 · https://arxiv.org/abs/1402.4848
[2] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437
[4] Diraq with imec · 300 mm SiMOS two-qubit gates · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
[5] IBM · "IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs" (Nighthawk, Loon) C · IBM Newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[6] Rigetti · Cepheus-1-108Q general availability C · Rigetti Investor Relations · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[7] Intel · 300 mm quantum-dot device statistics · arXiv:2410.16583 · 2024-10 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
[8] IBM · Quantum hardware page, error per layered gate C · 2026-07 · https://www.ibm.com/quantum/hardware
[9] Heavy-hexagon and heavy-square code construction (surface/Bacon–Shor hybrid with flag qubits) · arXiv:1907.09528 · 2019-07 · https://arxiv.org/abs/1907.09528
[10] Google Quantum AI · colour-code error budget on a square lattice · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[11] imec with Diraq · eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[12] IBM · modular cryogenics, coupled cell prototypes C · IBM Quantum Blog · 2026-08-19 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[13] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC) · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[14] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs 4A906 / 3A904 / 3A901 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[15] HRL Laboratories · self-sequenced silicon QPU, 18 exchange-only qubits · arXiv:2604.16216; Nature 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[16] PatSnap · quantum patent-family counts to 2026-06-30 P · 2026-06-30 · (PatSnap report as cited in the main report's superconducting section)
Открытые пункты верификации
Название, авторов и журнальную ссылку для arXiv:1907.09528 не удалось получить со страницы аннотации; здесь цитируется только текст аннотации (конструкция heavy-hexagon / heavy-square, флаговые кубиты, сокращение коллизий «на несколько порядков»). Величина CZ-наводок 5.5×10⁻⁴ — компонента подогнанного бюджета ошибок устройства у Google, а не независимо опубликованное измерение. Ни для одного вендора не существует значения наводок для полной решётки при одновременно работающих гейтах. Падение медианной двухкубитной точности на 40 базисных пунктов при переходе Rigetti от 36 к 108 кубитам не объяснено ни в одном из релизов компании. Приводимые подсчёты PatSnap вторичны и независимо по базе данных не подтверждены.
Ion shuttling (QCCD, junctions, grid traps)
Moving trapped ions between zones through junctions or grid traps so a small gate-able crystal inherits all-to-all connectivity.
Verdict. Sorting, splitting and re-cooling — not the hop, not the gate — set the ion clock (~55 ms per full-width layer on Helios). Without a 10x cut by 2028 ion QCCD stays high-fidelity and low-throughput.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
QCCD, proposed by Kielpinski, Monroe and Wineland in 2002 D[1], splits the register into zones and uses time-varying electrode voltages to move ions between memory and interaction zones, so no chain need be both long and gate-able — routing bought with trap area. Junctions make it two-dimensional; grid traps permute ions like a sliding-tile puzzle.
Mobility and time: the carrier itself moves, at 1.7–4 m/s measured D[3][7], so connectivity is a schedule, not a coupler map; move-plus-re-cool ~2 ms, entangling determinism inapplicable. Error and fabrication: coherent motional excitation plus ion loss, seen as raised two-qubit infidelity and leakage; MEMS surface-electrode chips on DC waveforms.
Physics & limits
Ramping neighbouring segment voltages drags a potential well, and its ion, along the axis — and the move need not be slow: NIST moved ⁹Be⁺ 370 µm in 8 µs, excitation peaking at 1.6 quanta and returning to 0.2 by waveform design D[2]. The millisecond cost is therefore not the hop but splitting and recombining crystals (two ions split in 55 µs kept ~2 quanta each D[2]) and the sideband cooling that restores the gate modes.
At a junction the RF null is discontinuous: the ion crosses a pseudopotential bump with excess micromotion, which sets transit speed and heating. Beneath that is anomalous heating from electrode-surface noise, steep as the ion nears the surface, so tighter confinement cannot buy adiabaticity. What moves the floor is a gate tolerant of a warm crystal: the electronic gate reached 8.4×10⁻⁵ error without ground-state cooling D[8], deleting the re-cool term rather than shrinking it.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2022-06 | X-junction round trip, 4 m/s average, 0.013(1)–0.030(2) quanta | Quantinuum | D[3] |
| 2023-02 | Chip-to-chip matter link, 2,424 transfers/s, loss infidelity < 7×10⁻⁸ | Universal Quantum | D[7] |
| 2024-03 | Grid-trap ion exchange at 2.5 kHz | Quantinuum | D[4] |
| 2025-11 | 55 ms per full-width layer, 98 ions, 8 zones | Quantinuum | D[5] |
The gap between primitive and product is the finding: a Helios two-qubit gate takes ~70 µs against ~55 ms per layer, and on H2 transport was ~60% of runtime D[5][6]. The dominant term is the schedule — sorting, split/merge, re-cooling, serialisation across eight zones.
Manufacturing, materials & supply chain
Traps are segmented-electrode chips. Honeywell is Quantinuum's captive fab and made Sol's 2D grid chip, in validation as of Q2 2026 C[13]. Infineon Villach is the merchant line — 6–12 inch wafers, Generation-3 out-of-plane electrodes claimed to raise confinement ~10× — serving Oxford Ionics, eleQtron, Innsbruck and ETH at once C[9]. IonQ broke that duopoly by buying SkyWater for ~$1.8 B, closed 2026-07-31: the first ion vendor to own fabrication G[15]. Sandia's MESA stays research-only G[14]. No yield figure is public; the only price is AQT's EUR 9.8 M 20-qubit turnkey system, ≈ EUR 0.5 M per qubit C[10]. Single points of failure: Infineon's one line, and UV lasers, where TOPTICA dominates and 369 nm for Yb⁺ is constrained P[11]. No ECCN names ion traps, but a finished machine falls under 4A906, effective 2024-09-06 G[12].
Control, readout & I/O burden
A move is a synchronised DC waveform across tens of electrodes at µs update, then cooling and, for laser gates, beam re-addressing. Helios carries 1,228 electrodes for 98 ions D[5]: electrode count is what scales, and updates fit three orders inside the 55 ms layer, so electronics is not the wall. At 10³ ions it is ~10⁴ filtered DC channels, which Oxford Ionics would cut to ~200 external sources by putting switching electronics on-chip — a design study, no chip built S[16]. At 10⁴–10⁶ the constraint is routing cooling and gate light to many zones at once (Helios needs ≥7 wavelengths): none drives more than a few dozen concurrently.
Role in the stack
Shuttling serves both ion paths — laser-gate QCCD (Quantinuum, AQT) and electronic gates with chip control (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron) — providing the arbitrary-pair connectivity that bivariate-bicycle qLDPC memories and high-rate transversal codes assume: Quantinuum's [[80,48,4]] demonstration and IonQ's qLDPC break-even both pay for it in transport. It replaces the static long chain, whose mode spectrum crowds as ions are added; the price is that connectivity becomes scheduling and the clock moves from gate to move — derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 9.7 ms, transport 9.0 ms of it, against the measured ~55 ms full-width layer D[5]. Neighbouring empty slot: more than two linked modules — the two-module link exists D[7], nothing larger.
Verification (QCVV)
Transport has no stand-alone benchmark. It is inferred from sideband thermometry around a move — the 0.013(1)–0.030(2) quanta figures D[3] — and from two-qubit fidelity after a transport sequence, which folds transport into gate error. Neither captures cumulative heating over a deep circuit, junction loss at scale, or zone cross-talk. The 55 ms layer and 2.5 kHz exchange rate are vendor-reported and externally unreplicated as of 2026-09-04; AQT's quantum volume 32,768 is not a transport measurement and discloses no timing C[17].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do here | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US/UK | Ring-junction QCCD, grid trap for Sol | D[5] |
| Honeywell | supplier | US | Captive fab, made Sol's chip | C[13] |
| IonQ | developer | US | Junction traps, owns SkyWater | G[15] |
| Infineon | supplier | AT | Merchant trap foundry, Gen-3 | C[9] |
| Universal Quantum | developer | UK | Only chip-to-chip matter link | D[7] |
| AQT | developer | AT | LYNX module, units Q4 2026 | C[17] |
| Quantum Art | developer | IL | Optical ion-array reconfiguration | P[18] |
Money. 2022-11-02 · Universal Quantum · DLR contract · EUR 67 M · undelivered P[19]. 2025-09-04 · Quantinuum · round · 600 M at 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · closed G[20]. 2025-11-06 · Quantinuum and IonQ · QBI Stage B · ≤15 M each · active G. 2026-05-05 · eleQtron · Series A · EUR 57 M G[22]. 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B gross, Nasdaq QNT, cash 2.1 B G[13]. 2026-07-31 · IonQ · SkyWater M&A · ~1.8 B, after Oxford Ionics at $1.075 B G[15][21].
Market & supply chain. Trap fabrication was one captive plus one merchant line; SkyWater adds a vertically integrated third — the year's most consequential supply-chain event C[9]G[15]. UV lasers stay the harder chokepoint P[11]. Shuttling is paid for by G2 and is prerequisite to G3 and G4.
IP & standards. No shuttling-specific family count is published. Nearest dated: IonQ filed 9+ trapped-ion families across JP/EP/IL in 2025–26; Quantum Art holds two pending IL/KR patents on optical reconfiguration of ion arrays P[23]. No open-source shuttling stack exists.
Roadmaps & track record. Quantinuum: Helios (promised 2024-09-10, launched 2025-11-05 — met); Sol (2027, chip in validation Q2 2026 — on track); Apollo (2029 — unscored) R[24]C[13]; credible. IonQ: 10,000 physical on one chip by 2027, 2 M by 2030, no published 2D-trap heating or transport data, and a 2020 roadmap that missed 4,000 qubits by ~40× — intent, not plan R[25]. Universal Quantum has delivered nothing since 2022 P[26].
Strategic reading. Cut layer time 10× and ions convert a fidelity lead into throughput-competitive fault tolerance; fail, and they win logical-qubit headlines while losing on shots per second. Winners either way: Infineon and Honeywell, who sell the scarce object. Substitution threat: neutral-atom tweezers and superconducting long-range couplers — connectivity with no transport.
Open niche: No per-junction or per-move QCVV protocol is accepted. A small team could open-source one — quanta per junction crossing, loss per 10⁶ crossings, zone cross-talk, randomised benchmarking interleaving transport with a gate — which no vendor publishes and which would make the 55 ms number auditable.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: Sol ships in 2027 with a published per-layer time; any vendor publishes a full-width layer below 10 ms; Universal Quantum links more than two modules. Best case 2029: sub-10 ms layers put the ion logical clock within ~10× of superconducting. Worst case: layer time stays within 2× of 55 ms and ions stay a platform that demonstrates codes rather than running algorithms. Open: does anomalous heating force cryogenic traps at 10⁴ ions; can split/merge be made quanta-free by optimal control; do warm-crystal gates delete re-cooling; does a second merchant fab appear. Watch: Sol validation, Infineon capacity, IonQ's first SkyWater trap.
Sources
[1] Kielpinski, Monroe, Wineland · "Architecture for a large-scale ion-trap quantum computer" · Nature 417, 709 · 2002-06-13 · https://www.nature.com/articles/nature00784
[2] Bowler, Gaebler, Lin, Tan, Hanneke, Jost, Home, Leibfried, Wineland (NIST) · "Coherent diabatic ion transport and separation in a multizone trap array" · Phys. Rev. Lett. 109, 080502 (arXiv:1206.0780) · 2012-06-04 · https://arxiv.org/abs/1206.0780
[3] Quantinuum · "Transport of Multispecies Ion Crystals through a Junction in a Radio-Frequency Paul Trap" · Phys. Rev. Lett. 130, 173202 (arXiv:2206.11888) · 2022-06 · https://arxiv.org/abs/2206.11888
[4] Quantinuum · grid-trap ion exchange at 2.5 kHz with sub-quanta excitation, ¹⁷¹Yb⁺–¹³⁸Ba⁺ and ¹³⁷Ba⁺–⁸⁸Sr⁺ crystals · arXiv:2403.00756 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.00756
[5] Quantinuum · Helios, 98 barium qubits, ring plus junction, 8 zones · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465
[6] Quantinuum · H2 race-track processor (transport ≈60% of runtime) · arXiv:2305.03828 · 2023-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03828
[7] Akhtar, Bonus, Lebrun-Gallagher, Johnson, Siegele-Brown, Hong, Hile, Kulmiya, Weidt, Hensinger (Universal Quantum) · "A high-fidelity quantum matter-link between ion-trap microchip modules" · Nature Communications 14, 531 · 2023-02-08 · https://www.nature.com/articles/s41467-022-35285-3
[8] IonQ/Oxford Ionics · 8.4×10⁻⁵ two-qubit error with electronic (laser-free) gates, no ground-state cooling · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286
[9] Infineon Technologies · trapped-ion QPU platform, Villach, 6–12 inch wafers, Generation-3 electrodes · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[10] AQT · "AQT lands million-euro contract" — EUR 9.8 M, 20-qubit system for LRZ · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ C
[11] Trapped-ion supply-chain concentration (lasers, modulators, trap fabs, vacuum) · postquantum.com · accessed 2026-09-04 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ P
[12] Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Items" — ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[13] Quantinuum · second-quarter 2026 results (Sol trap chip status, revenue, cash) · press release · 2026-08 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results C
[14] Sandia National Laboratories · renewed four-year CRADA with Quantinuum; MESA integrated-photonics chips for ion control · lab news · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[15] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology (~$1.8 B; Minnesota, Florida, Texas fabs) · press release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[16] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · "How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer" · PRX Quantum 4, 040313 (arXiv:2305.12773) · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773
[17] AQT · "LYNX sets new Quantum Volume record" (32,768; first units Q4 2026) · company newsroom · 2026-05-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ C
[18] Quantum Art extends Series A to 140 M (from 100 M in 2025-12; lead Bedford Ridge Capital) · Quantum Computing Report · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[19] University of Sussex · Universal Quantum wins EUR 67 M DLR contract for two ion-trap machines · newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 P
[20] Honeywell · 600 M capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[21] IonQ · completes acquisition of Oxford Ionics ($1.075 B) · press release · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[22] eleQtron · EUR 57 M Series A · company newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[23] PatSnap Eureka · "Trapped Ion Quantum Computing 2026" patent landscape · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ P
[24] Quantinuum · accelerated roadmap to universal fault tolerance by 2030 (Helios, Sol, Apollo) · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
[25] IonQ · accelerated roadmap (10,000 physical 2027; 2 M physical / 40–80 k logical 2030) · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality C
[26] Universal Quantum and Atlas Copco partner on vacuum systems · Quantum Computing Report · 2025-12-18 · https://quantumcomputingreport.com/universal-quantum-and-atlas-copco-partner-to-industrialize-vacuum-systems-for-scalable-quantum-computers/ P
Open verification items
- The author list and exact title of the grid-trap paper [4] could not be retrieved from the arXiv abstract page; attribution to Quantinuum follows the main report's fact-check, and the abstract gives no grid-site count.
- No independent (non-vendor) replication exists for the 55 ms full-width-layer time or the 2.5 kHz grid-exchange rate.
- AQT's LYNX architecture (junction versus linear-only) and its transport and gate times are undisclosed.
- No yield, uniformity or per-die cost figure is public for any ion-trap fab line; the EUR 0.5 M per qubit figure is a 2023 turnkey system price, not a chip cost.
- Whether ECCN 4A906's qubit-count and error-rate threshold captures current commercial ion systems was not checked against the parameter values in the rule text.
Транспортировка ионов (QCCD, переходы, сеточные ловушки)
Перемещение захваченных ионов между зонами через переходы или сеточные ловушки, благодаря чему небольшой пригодный для гейтов кристалл получает связность «все со всеми».
Вердикт. Такт ионной машины задают сортировка, разделение кристаллов и повторное охлаждение — не перелёт и не гейт (~55 мс на слой полной ширины в Helios). Без 10-кратного сокращения к 2028 г. ионный QCCD останется высокоточным и низкопроизводительным.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
QCCD, предложенная Kielpinski, Monroe и Wineland в 2002 г. D[1], разбивает регистр на зоны и с помощью меняющихся во времени напряжений на электродах перемещает ионы между зонами памяти и зонами взаимодействия, так что ни одной цепочке не нужно быть одновременно длинной и пригодной для гейтов — маршрутизация покупается площадью ловушки. Переходы делают её двумерной; сеточные ловушки переставляют ионы, как костяшки в игре в пятнашки.
Подвижность и время: движется сам носитель, измеренная скорость 1.7–4 м/с D[3][7], поэтому связность — это расписание, а не карта элементов связи (каплеров); перемещение вместе с повторным охлаждением ~2 мс, детерминизм запутывания неприменим. Ошибки и изготовление: когерентное возбуждение движения плюс потеря ионов, проявляющиеся как повышенная двухкубитная неточность (infidelity) и утечка (leakage); MEMS-чипы с поверхностными электродами, управляемые формами DC-напряжений.
Физика и пределы
Плавное изменение напряжений на соседних сегментах тянет потенциальную яму, а вместе с ней и ион, вдоль оси — причём перемещение вовсе не обязано быть медленным: в NIST ⁹Be⁺ переместили на 370 мкм за 8 мкс, при этом возбуждение достигало пика в 1.6 кванта и возвращалось к 0.2 за счёт подбора формы сигнала D[2]. Миллисекундная цена приходится, таким образом, не на перелёт, а на разделение и повторное объединение кристаллов (два иона, разделённые за 55 мкс, сохранили примерно по 2 кванта каждый D[2]) и на сайдбэнд-охлаждение, восстанавливающее моды, на которых работает гейт.
В области перехода ВЧ-нуль терпит разрыв: ион пересекает горб псевдопотенциала с избыточным микродвижением, и именно это задаёт скорость прохождения и нагрев. Под этим лежит аномальный нагрев от шума поверхности электродов, круто растущий по мере приближения иона к поверхности, так что более жёстким удержанием адиабатичности не купить. Пол сдвигает гейт, терпимый к тёплому кристаллу: электронный гейт достиг ошибки 8.4×10⁻⁵ без охлаждения до основного состояния D[8], то есть не уменьшил слагаемое повторного охлаждения, а убрал его вовсе.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2022-06 | Круговой проход через X-переход, средняя скорость 4 м/с, 0.013(1)–0.030(2) кванта | Quantinuum | D[3] |
| 2023-02 | Межчиповая материальная связь, 2,424 переноса/с, неточность из-за потерь < 7×10⁻⁸ | Universal Quantum | D[7] |
| 2024-03 | Обмен ионами в сеточной ловушке с частотой 2.5 кГц | Quantinuum | D[4] |
| 2025-11 | 55 мс на слой полной ширины, 98 ионов, 8 зон | Quantinuum | D[5] |
Главная находка — разрыв между примитивом и продуктом: двухкубитный гейт в Helios занимает ~70 мкс против ~55 мс на слой, а в H2 транспорт составлял ~60% времени исполнения D[5][6]. Доминирующее слагаемое — расписание: сортировка, разделение/слияние, повторное охлаждение, сериализация по восьми зонам.
Производство, материалы и цепочка поставок
Ловушки — это чипы с сегментированными электродами. Honeywell выступает кэптивной фабрикой Quantinuum и изготовила чип двумерной сетки для Sol, который по состоянию на второй квартал 2026 г. проходит валидацию C[13]. Infineon Villach — коммерческая (merchant) линия: пластины 6–12 дюймов, электроды третьего поколения с выходом из плоскости, для которых заявлено усиление удержания примерно в 10×; она обслуживает одновременно Oxford Ionics, eleQtron, Innsbruck и ETH C[9]. IonQ сломала эту дуополию, купив SkyWater примерно за $1.8 B; сделка закрыта 2026-07-31 — первый ионный вендор, владеющий собственным производством G[15]. MESA в Sandia остаётся сугубо исследовательской G[14]. Данных о выходе годных нет в открытом доступе; единственная известная цена — 20-кубитная система AQT «под ключ» за EUR 9.8 M, т. е. ≈ EUR 0.5 M на кубит C[10]. Единые точки отказа: единственная линия Infineon и УФ-лазеры, где доминирует TOPTICA, а длина волны 369 нм для Yb⁺ дефицитна P[11]. Ни один ECCN не называет ионные ловушки прямо, но готовая машина подпадает под 4A906, действующий с 2024-09-06 G[12].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Перемещение — это синхронизированная форма DC-напряжений на десятках электродов с обновлением на масштабе микросекунд, затем охлаждение и, для лазерных гейтов, переадресация пучков. В Helios на 98 ионов приходится 1,228 электродов D[5]: масштабируется именно число электродов, а обновления укладываются в 55-мс слой с запасом в три порядка, так что электроника — не стена. При 10³ ионах это ~10⁴ фильтрованных DC-каналов; Oxford Ionics предлагает сократить их до ~200 внешних источников, разместив коммутирующую электронику на чипе, — это проектное исследование, чип не изготовлен S[16]. При 10⁴–10⁶ ограничением становится разводка охлаждающего и гейтового света сразу во множество зон (Helios требует ≥7 длин волн): ни одна система не обслуживает одновременно больше нескольких десятков.
Роль в стеке
Транспортировка обслуживает оба ионных пути платформы — QCCD с лазерными гейтами (Quantinuum, AQT) и электронные гейты с управлением на чипе (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron), — обеспечивая связность произвольных пар, которую предполагают qLDPC-памяти на двумерных велосипедных кодах (bivariate bicycle) и трансверсальные коды высокой скорости: и демонстрация [[80,48,4]] у Quantinuum, и выход qLDPC на точку безубыточности у IonQ оплачены транспортом. Она заменяет статическую длинную цепочку, спектр мод которой уплотняется по мере добавления ионов; плата за это — связность превращается в планирование, а такт переходит от гейта к перемещению: производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 9.7 мс, из них 9.0 мс — транспорт, против измеренного слоя полной ширины ~55 мс D[5]. Соседний пустой слот: более двух связанных модулей — связь двух модулей существует D[7], большего нет.
Верификация (QCVV)
Самостоятельного бенчмарка для транспорта нет. О нём судят косвенно — по сайдбэнд-термометрии до и после перемещения (те самые 0.013(1)–0.030(2) кванта D[3]) и по двухкубитной точности (fidelity) после транспортной последовательности, что сворачивает транспорт в ошибку гейта. Ни то, ни другое не схватывает накопленный нагрев на глубокой схеме, потери в переходах при масштабировании и перекрёстные помехи между зонами. Значения 55 мс на слой и 2.5 кГц обмена сообщены самим вендором и по состоянию на 2026-09-04 независимо не воспроизведены; квантовый объём 32,768 у AQT — не измерение транспорта и не раскрывает никаких временных характеристик C[17].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | QCCD с кольцом и переходом, сеточная ловушка для Sol | D[5] |
| Honeywell | поставщик | США | Кэптивная фабрика, изготовила чип для Sol | C[13] |
| IonQ | разработчик | США | Ловушки с переходами, владеет SkyWater | G[15] |
| Infineon | поставщик | Австрия | Коммерческая фабрика (foundry) ловушек, Gen-3 | C[9] |
| Universal Quantum | разработчик | Великобритания | Единственная межчиповая материальная связь | D[7] |
| AQT | разработчик | Австрия | Модуль LYNX, поставки в 4-м квартале 2026 г. | C[17] |
| Quantum Art | разработчик | Израиль | Оптическая реконфигурация ионных массивов | P[18] |
Деньги. 2022-11-02 · Universal Quantum · контракт DLR · EUR 67 M · не исполнен P[19]. 2025-09-04 · Quantinuum · раунд · 600 M при оценке 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · закрыт G[20]. 2025-11-06 · Quantinuum и IonQ · QBI, этап B · ≤15 M каждому · действует G. 2026-05-05 · eleQtron · раунд Series A · EUR 57 M G[22]. 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B валовых поступлений, Nasdaq QNT, денежные средства 2.1 B G[13]. 2026-07-31 · IonQ · сделка M&A по SkyWater · ~1.8 B, после Oxford Ionics за $1.075 B G[15][21].
Рынок и цепочка поставок. Изготовление ловушек держалось на одной кэптивной и одной коммерческой линии; SkyWater добавляет третью, вертикально интегрированную, — самое значимое событие года в цепочке поставок C[9]G[15]. УФ-лазеры остаются более жёстким узким местом P[11]. Транспортировку оплачивает G2, и она является предпосылкой для G3 и G4.
ИС и стандарты. Число патентных семейств именно по транспортировке не публиковалось. Ближайшие датированные данные: IonQ подала 9+ семейств по ионным ловушкам в юрисдикциях JP/EP/IL в 2025–26 гг.; у Quantum Art есть две находящиеся на рассмотрении заявки IL/KR на оптическую реконфигурацию ионных массивов P[23]. Открытого стека для транспортировки не существует.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum: Helios (обещан 2024-09-10, выпущен 2025-11-05 — выполнено); Sol (2027, чип на валидации во втором квартале 2026 г. — идёт по графику); Apollo (2029 — без оценки) R[24]C[13]; заслуживает доверия. IonQ: 10,000 физических кубитов на одном чипе к 2027 г., 2 M к 2030 г., при этом не опубликовано ни данных по нагреву в двумерных ловушках, ни данных по транспорту, а дорожная карта 2020 года промахнулась мимо 4,000 кубитов примерно в 40 раз — это намерение, а не план R[25]. Universal Quantum с 2022 г. не поставила ничего P[26].
Стратегическое прочтение. Сократите время слоя в 10 раз — и ионы конвертируют преимущество по точности в отказоустойчивость, конкурентоспособную по пропускной способности; не сократите — и они будут выигрывать заголовки про логические кубиты, проигрывая по числу измерений (shots) в секунду. В любом случае выигрывают Infineon и Honeywell, продающие дефицитный объект. Угроза замещения: оптические пинцеты нейтральных атомов и сверхпроводниковые каплеры дальнего действия — связность без транспорта.
Открытая ниша: Общепринятого QCVV-протокола для отдельного перехода или отдельного перемещения нет. Небольшая команда могла бы выпустить такой протокол с открытым исходным кодом — кванты на одно прохождение перехода, потери на 10⁶ прохождений, перекрёстные помехи между зонами, рандомизированный бенчмаркинг с чередованием транспорта и гейта, — то, чего не публикует ни один вендор и что сделало бы цифру 55 мс проверяемой.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: Sol выходит в 2027 г. с опубликованным временем на слой; любой вендор публикует слой полной ширины быстрее 10 мс; Universal Quantum связывает более двух модулей. Лучший случай к 2029 г.: слои быстрее 10 мс приближают логический такт ионов к сверхпроводниковому с разрывом ~10×. Худший случай: время слоя остаётся в пределах двукратного от 55 мс, и ионы остаются платформой, которая демонстрирует коды, а не исполняет алгоритмы. Открытые вопросы: вынуждает ли аномальный нагрев переходить к криогенным ловушкам при 10⁴ ионов; можно ли сделать разделение/слияние свободным от возбуждения квантов средствами оптимального управления; действительно ли гейты на тёплом кристалле устраняют повторное охлаждение; появится ли вторая коммерческая фабрика. Следить за: валидацией Sol, мощностями Infineon, первой ловушкой IonQ производства SkyWater.
Источники
[1] Kielpinski, Monroe, Wineland · "Architecture for a large-scale ion-trap quantum computer" · Nature 417, 709 · 2002-06-13 · https://www.nature.com/articles/nature00784
[2] Bowler, Gaebler, Lin, Tan, Hanneke, Jost, Home, Leibfried, Wineland (NIST) · "Coherent diabatic ion transport and separation in a multizone trap array" · Phys. Rev. Lett. 109, 080502 (arXiv:1206.0780) · 2012-06-04 · https://arxiv.org/abs/1206.0780
[3] Quantinuum · "Transport of Multispecies Ion Crystals through a Junction in a Radio-Frequency Paul Trap" · Phys. Rev. Lett. 130, 173202 (arXiv:2206.11888) · 2022-06 · https://arxiv.org/abs/2206.11888
[4] Quantinuum · grid-trap ion exchange at 2.5 kHz with sub-quanta excitation, ¹⁷¹Yb⁺–¹³⁸Ba⁺ and ¹³⁷Ba⁺–⁸⁸Sr⁺ crystals · arXiv:2403.00756 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.00756
[5] Quantinuum · Helios, 98 barium qubits, ring plus junction, 8 zones · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465
[6] Quantinuum · H2 race-track processor (transport ≈60% of runtime) · arXiv:2305.03828 · 2023-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03828
[7] Akhtar, Bonus, Lebrun-Gallagher, Johnson, Siegele-Brown, Hong, Hile, Kulmiya, Weidt, Hensinger (Universal Quantum) · "A high-fidelity quantum matter-link between ion-trap microchip modules" · Nature Communications 14, 531 · 2023-02-08 · https://www.nature.com/articles/s41467-022-35285-3
[8] IonQ/Oxford Ionics · 8.4×10⁻⁵ two-qubit error with electronic (laser-free) gates, no ground-state cooling · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286
[9] Infineon Technologies · trapped-ion QPU platform, Villach, 6–12 inch wafers, Generation-3 electrodes · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[10] AQT · "AQT lands million-euro contract" — EUR 9.8 M, 20-qubit system for LRZ · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ C
[11] Trapped-ion supply-chain concentration (lasers, modulators, trap fabs, vacuum) · postquantum.com · accessed 2026-09-04 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ P
[12] Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Items" — ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[13] Quantinuum · second-quarter 2026 results (Sol trap chip status, revenue, cash) · press release · 2026-08 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results C
[14] Sandia National Laboratories · renewed four-year CRADA with Quantinuum; MESA integrated-photonics chips for ion control · lab news · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[15] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology (~$1.8 B; Minnesota, Florida, Texas fabs) · press release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[16] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · "How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer" · PRX Quantum 4, 040313 (arXiv:2305.12773) · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773
[17] AQT · "LYNX sets new Quantum Volume record" (32,768; first units Q4 2026) · company newsroom · 2026-05-05 · https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ C
[18] Quantum Art extends Series A to 140 M (from 100 M in 2025-12; lead Bedford Ridge Capital) · Quantum Computing Report · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[19] University of Sussex · Universal Quantum wins EUR 67 M DLR contract for two ion-trap machines · newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 P
[20] Honeywell · 600 M capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money · press release · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[21] IonQ · completes acquisition of Oxford Ionics ($1.075 B) · press release · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[22] eleQtron · EUR 57 M Series A · company newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[23] PatSnap Eureka · "Trapped Ion Quantum Computing 2026" patent landscape · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ P
[24] Quantinuum · accelerated roadmap to universal fault tolerance by 2030 (Helios, Sol, Apollo) · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
[25] IonQ · accelerated roadmap (10,000 physical 2027; 2 M physical / 40–80 k logical 2030) · company blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality C
[26] Universal Quantum and Atlas Copco partner on vacuum systems · Quantum Computing Report · 2025-12-18 · https://quantumcomputingreport.com/universal-quantum-and-atlas-copco-partner-to-industrialize-vacuum-systems-for-scalable-quantum-computers/ P
Открытые пункты верификации
- Список авторов и точное название статьи о сеточной ловушке [4] не удалось получить со страницы аннотации arXiv; атрибуция к Quantinuum взята из фактчекинга основного отчёта, а число узлов сетки в аннотации не приводится.
- Независимого (невендорского) воспроизведения ни времени 55 мс на слой полной ширины, ни частоты обмена 2.5 кГц в сеточной ловушке не существует.
- Архитектура LYNX у AQT (с переходами или только линейная), а также её времена транспорта и гейтов не раскрыты.
- Ни по одной линии производства ионных ловушек не опубликованы выход годных, однородность или стоимость кристалла; цифра EUR 0.5 M на кубит — это цена системы «под ключ» 2023 года, а не стоимость чипа.
- Охватывают ли пороги ECCN 4A906 по числу кубитов и уровню ошибок нынешние коммерческие ионные системы — с числовыми значениями в тексте правила не сверялось.
Atom transport by AOD tweezers (zoned architecture)
Crossed acousto-optic deflectors move tweezers to shuttle atoms between storage, entangling and readout zones at ~99.95% per move.
Verdict. Real: 610 µm in 1.6 ms at 99.95% survival; 448 atoms under fault-tolerant control. Unverified: AOD channel bandwidth past 10⁴ atoms. Demote if no >10³-atom zoned system runs long-memory QEC by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An RF tone in a crystal makes an acoustic grating whose first-order diffraction angle tracks the tone, so sweeping the RF sweeps a tweezer and the atom in it; crossed x/y deflectors turn a comb of tones into a grid of movable traps. The zoned architecture partitions the plane into storage, entangling and readout regions, taking connectivity from moving atoms rather than fixed couplings — introduced by Bluvstein et al.'s 2022 coherent-transport processor (Harvard/MIT).
Coordinates. Mobility: transport — atoms relocate hundreds of µm between zones, the platform's only long-range coupling. Time ~10⁻³ s per move, classical repositioning, neither deterministic nor heralded entanglement; the error is loss, not phase.
Physics & limits
Two clocks bound a move: acoustic transit across the beam aperture sets how fast a tone can change (µs for millimetre apertures), and trap radial frequency sets how fast the atom can accelerate without heating out. The second dominates — transport error is release-and-recapture loss driven by trajectory jerk, so minimum-jerk profiles and deeper transit traps, not faster electronics, buy fidelity. Measured: 610 µm in 1.6 ms at 99.95%, 270 µm in 400 µs at 99.8% D[3].
Coherence is not binding here: hyperfine T2 is 12.6 s in the same 6,100-atom array D[3] and 1.09(3) s under dynamical decoupling in a continuously reloaded 3,000-atom system D[2]. So the signature is loss — detectable by imaging, hence erasure-convertible, and over 80% of all leakage; used as a supercheck with ML decoding it gave 2.14(13)× suppression at d=3→5 D[1]G. What moves the floor: minimum-jerk trajectories, deeper transit traps, and an acousto-optic lens adding the axial axis — so far a design study with no atoms S[6].
Engineering state of the art
Best demonstrated: 610 µm in 1.6 ms at 99.95% D[3]. Typical at scale is the 448-atom zoned processor, where transport is interleaved with gates, not benchmarked alone D[1].
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | 6,100-atom Cs array, hyperfine T2 12.6 s; moves 610 µm/1.6 ms at 99.95% | Caltech | D[3] |
| 2025-09 | 3,217 atoms at 99.3% filling held >2 h, 30,000 initialised qubits/s | Harvard | D[2] |
| 2025-11 | 448 atoms under fault-tolerant control, up to 96 logical qubits active | Harvard/MIT/QuEra | D[1] |
Dominant error term: atom loss at release and recapture — the channel that makes the platform erasure-friendly.
Manufacturing, materials & supply chain
No fab here — free-space optics bolted to a vacuum cell, so "yield" is array filling fraction: 99.3% after rearrangement D[2], 60.5% before it in a metasurface array D[16]. Named hardware in the 448-atom system: crossed AODs (DTSX-400, AA Opto-Electronic), Hamamatsu modulator and camera, Spectrum Instrumentation AWGs, Rohde & Schwarz microwave sources D[1]; Gooch & Housego supplies deflectors in the 3,000- and 6,100-qubit papers P[7]. That is the concentration risk: two small acousto-optics houses serve the published field, neither public nor separately funded. Cost per channel is not quotable. Export exposure is nil — the BIS rule of 2024-09-06 names no tweezer optics or deflectors, controlling only the resulting ≥34-qubit machines (4A906) G.
Control, readout & I/O burden
The burden is one RF tone per trap per axis, synthesised by AWG; count scales with atoms, not zones, and intermodulation between tones — not laser power — caps simultaneous traps. The cycle is the real cost: transport 0.4–1.6 ms plus imaging 0.5–1 ms gives QEC rounds of 1–4.5 ms, ~10³× a superconducting cycle, with the decoder obliged to keep up. At 10³ atoms a few AWG channels suffice; at 10⁴ the stated wall is AOD/SLM refresh, which no source consulted here quantifies against atom number; at 10⁶ the only design point puts RSA-2048 at 19 M atoms and 5.6 days at 1 ms cycles S[14].
Role in the stack
It requires laser plus AOD/SLM optical control and provides for bivariate-bicycle qLDPC codes, high-rate concatenated codes with transversal gates, and algorithmic fault tolerance — none reachable with fixed nearest-neighbour coupling, so it is a prerequisite, not a convenience. Paths served: alkali (Rb/Cs) and alkaline-earth (Yb/Sr) atoms. Nothing replaces or conflicts with it in the graph; pressure comes from other transport physics — the 3,000-qubit continuous system moves atoms 0.5 m on optical-lattice conveyor belts, using tweezers only for local rearrangement D[2]. Contribution to the derived clock: dominant, at ~2.0×10⁻⁴ s per move it is 0.80 ms of the 1.31 ms sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset on both paths, since CZ runs at 270 ns.
Verification (QCVV)
Move fidelity is post-recapture survival by fluorescence imaging: a loss metric, not a state fidelity, so 99.95% certifies the atom arrived, not that its phase did. No source isolates transport-only error at the logical level; the 448-atom results fold transport, gates and readout together D[1]. The sharpest negative evidence is Atom Computing's toric-code run, where suppression over four cycles vanished once continuous reloading was included (0.63% versus 0.64% per cycle over 90 rounds) D[5] — reloading and transport are the operations this node owns. Harvard and Caltech report 99.8–99.95% survival on different deflector hardware, consistent but not a replication.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Harvard | research | US | Originated zoned transport; 448-atom and 3,000-qubit systems | D[1] |
| QuEra | developer | US | Commercialises the zoned architecture; QBI Stage B | C[17] |
| Caltech | research | US | 6,100-atom array, move-fidelity records | D[3] |
| Atom Computing | developer | US | Alkaline-earth zoned system; reloading-with-QEC data | D[5] |
| Pasqal | developer | FR | AOD/SLM systems; photonic-chip trap alternative | C[15] |
| Infleqtion | developer | US | NYSE-listed neutral-atom vendor | G[10] |
| AA Opto-Electronic | supplier | FR | Crossed AODs (DTSX-400) in the 448-atom system | D[1] |
| Gooch & Housego | supplier | UK | Deflectors in the 3,000- and 6,100-qubit papers | P[7] |
Money.
- 2025-07-17 · QuNorth · order for Magne (Atom Computing/Microsoft, 50 logical) · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · delivery turn of 2026/27 G[12]
- 2025-09-09 · QuEra · financing round · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed C[17]
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C plus CHIPS LOI · >$300 M total · Third Point · closed + LOI C[9]G
- 2026-08-12 · Infleqtion · Q2 revenue, FY guidance · 12.6 M, ~43 M FY2026 · — · reported G[10]
- 2026-08-28 · Pasqal · SPAC merger completed (Nasdaq PSQL) · ~$360 M cash · — · closed P[11]
Market & supply chain. The equipment is generic photonics with one exception: crossed AODs, where AA Opto-Electronic and Gooch & Housego are the only vendors named in sourced material D[1]P[7]. Deflector-channel demand grows linearly with atom count, so a small supplier could gate a platform. Unit economics are not quotable. G3 and G4 pay directly; G1 partly; G2, G5, G6, G7 indirectly.
IP & standards. No dated patent family with assignee and year was found for AOD-based zoned transport, and no standards body governs tweezer hardware. The one vendor specification with numbers is QuEra's Gemini page: 260 physical qubits, 99.2% global two-qubit fidelity, one shot per second CG.
Roadmaps & track record. QuEra (promised Jan 2024 · 100 logical qubits in 2026 · status 2026-09-03: replaced by Libra 2028, >256 logical — a two-year slip) R[8]. Atom Computing/Microsoft (2025-07 · Magne, 50 logical, turn of 2026/27 · installing) G[12]. Pasqal (2024 · 10,000 physical in 2026 · slipped to 2028) C[11]. Google entered March 2026 with no hardware result C[13]. Experimental groups deliver what they publish; vendor logical-qubit dates have slipped about two years each.
Strategic reading. If zoned transport scales, Harvard's lineage companies and the two deflector houses win, and fixed-connectivity Rydberg machines lose the code families that matter. The substitution threat is other optics, not another node: metasurface arrays (11,022 atoms, no gates) D[16] and photonic-chip trap delivery (4 atoms, 27.5 s, claimed 50× footprint cut) C[15] would displace bulk AOD/SLM stacks if they reach gate quality.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company could benchmark transport-induced loss and dephasing separately from gate and readout error — an interleaved-transport randomised benchmark no published source runs, since every result reports the combined figure.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 a zoned system holding >1,000 atoms under fault-tolerant control; demote if by end-2028 no group shows long-memory suppression (Λ > 2) with continuous reloading — the case where suppression has already vanished once D[5]. Best case by 2029: transport loss cut several-fold and the axial axis in use, unlocking 10⁴-atom zones. Worst case: channel count and refresh cap zones near 10³–10⁴ atoms. Open questions: does move fidelity hold at QEC duty cycles under reloading; can channel count scale past refresh limits; who else supplies deflectors at volume?
Sources
[1] Bluvstein, Lukin et al. (Harvard/MIT/QuEra) · "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer" (448 atoms, zoned architecture) · Nature 649, 39–46, online 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 D
[2] Harvard (Lukin group) · "Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system" · Nature 646, online 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 D
[3] Manetsch, Endres et al. (Caltech) · "A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits" · arXiv:2403.12021 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.12021 D
[4] Caltech · "Caltech team sets record with 6,100-qubit array" · 2025-09 · https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array C
[5] Atom Computing · toric-code memory with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079 D
[6] Guo, van Herk, Vredenbregt, Kokkelmans · "Acousto-optic lens for 3D shuttling of atoms in a neutral atom quantum computer" · arXiv:2510.09398 · 2025-10-10 · https://arxiv.org/abs/2510.09398 S
[7] Gooch & Housego · "G&H AODs cited in Nature quantum computing papers demonstrating 3,000 and 6,100 qubits" · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers P
[8] QuEra · Libra 2028 fault-tolerant system and AWS collaboration · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws R
[9] Atom Computing · raises more than $300 M · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[10] Infleqtion · Q2 2026 results, record revenue and raised outlook · 2026-08-12 · https://ir.infleqtion.com/news-events/press-releases/detail/201/infleqtion-reports-record-q2-revenue-raises-2026-outlook-as-quantum-commercialization-accelerates G
[11] The Quantum Insider · "Pasqal completes SPAC merger with $360 million in cash" · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
[12] Novo Nordisk Foundation · QuNorth orders the Magne quantum computer, €80 M · 2025-07-17 · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G
[13] Google Quantum AI · neutral-atom hardware track · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[14] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (RSA-2048: 19 M atoms, 5.6 days at 1 ms cycles) · arXiv:2505.15907 · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.15907 S
[15] Pasqal · qubit control on chip: four atoms trapped from a silicon-nitride photonic integrated circuit, 27.5 s lifetime · 2026-08-10 · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/ C
[16] Tsinghua · 11,022 atoms in an 18,225-site metasurface tweezer array · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 D
[17] QuEra · $230 M+ financing round · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
Open verification items
- The "AOD/SLM refresh near 10 MHz is insufficient above ~10⁴ qubits" wall is carried from the main report; no source consulted here quantifies channel count or refresh rate against atom number.
- No source isolates transport-only fidelity from combined transport + gate + readout logical numbers.
- Bluvstein et al.'s 2022 coherent-transport paper is cited as lineage from the technology-graph record; no numbered source is given for it.
- No dated patent family (assignee + year) found for AOD-based zoned atom transport.
- AA Opto-Electronic and Gooch & Housego capacity and scale-up plans not found; neither appears separately funded or public.
- [6] is an optical design study with no trapped atoms; its axial range, speed and survival are not established experimentally.
- [1]'s online date (2025-11-10) differs from its print date (Jan 2026); dated 2025-11 per the graph record.
Транспорт атомов пинцетами на AOD (зонированная архитектура)
Скрещённые акустооптические дефлекторы перемещают пинцеты, перевозя атомы между зонами хранения, запутывания и считывания с показателем ~99.95% на одно перемещение.
Вердикт. Реально: 610 мкм за 1.6 мс при выживаемости 99.95%; 448 атомов под отказоустойчивым управлением. Не подтверждено: пропускная способность по каналам AOD за пределами 10⁴ атомов. Понизить, если к 2028 г. ни одна зонированная система на >10³ атомов не выполнит QEC с длинной памятью.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
ВЧ-тон в кристалле создаёт акустическую решётку, угол дифракции первого порядка на которой следует за частотой тона, поэтому свипирование ВЧ свипирует и пинцет вместе с сидящим в нём атомом; скрещённые x/y-дефлекторы превращают гребёнку тонов в сетку подвижных ловушек. Зонированная архитектура делит плоскость на области хранения, запутывания и считывания, беря связность из перемещения атомов, а не из фиксированных связей, — она введена процессором когерентного транспорта Bluvstein et al. 2022 года (Harvard/MIT).
Координаты. Подвижность: транспорт — атомы переезжают между зонами на сотни мкм, и это единственная дальнодействующая связь платформы. Время ~10⁻³ с на перемещение, классическое перепозиционирование; запутывание при этом ни детерминированное, ни геральдированное (heralded); ошибка — это потеря, а не фаза.
Физика и пределы
Перемещение ограничивают два такта: пробег акустической волны через апертуру пучка задаёт, насколько быстро может смениться тон (микросекунды для миллиметровых апертур), а радиальная частота ловушки задаёт, насколько быстро атом может ускоряться, не вылетая из-за нагрева. Доминирует второе: транспортная ошибка — это потери при отпускании и повторном захвате, обусловленные рывком траектории, поэтому точность (fidelity) покупается профилями минимального рывка и более глубокими транзитными ловушками, а не более быстрой электроникой. Измерено: 610 мкм за 1.6 мс при 99.95%, 270 мкм за 400 мкс при 99.8% D[3].
Когерентность здесь не является связывающим ограничением: сверхтонкое T2 составляет 12.6 с в том же массиве на 6,100 атомов D[3] и 1.09(3) с при динамической развязке в непрерывно перезагружаемой системе на 3,000 атомов D[2]. Значит, характерная сигнатура — потери: они обнаруживаются по изображению, а следовательно, допускают конверсию в стирание, и на них приходится более 80% всей утечки (leakage); использованные как суперпроверка вместе с ML-декодированием, они дали подавление 2.14(13)× при d=3→5 D[1]G. Пол сдвигают: траектории минимального рывка, более глубокие транзитные ловушки и акустооптическая линза, добавляющая осевую ось, — пока это лишь проектное исследование без атомов S[6].
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшая демонстрация: 610 мкм за 1.6 мс при 99.95% D[3]. Типичный результат в масштабе — зонированный процессор на 448 атомов, где транспорт чередуется с гейтами и отдельно не измеряется D[1].
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | Массив на 6,100 атомов Cs, сверхтонкое T2 12.6 с; перемещения 610 мкм за 1.6 мс при 99.95% | Caltech | D[3] |
| 2025-09 | 3,217 атомов при заполнении 99.3%, удержание >2 ч, 30,000 инициализированных кубитов/с | Harvard | D[2] |
| 2025-11 | 448 атомов под отказоустойчивым управлением, до 96 активных логических кубитов | Harvard/MIT/QuEra | D[1] |
Доминирующее слагаемое ошибки — потеря атома при отпускании и повторном захвате: именно этот канал делает платформу дружественной к стиранию (erasure).
Производство, материалы и цепочка поставок
Никакой фабрики здесь нет — это оптика свободного пространства, привинченная к вакуумной ячейке, поэтому «выходом годных» служит доля заполнения массива: 99.3% после перестроения D[2] и 60.5% до него в метаповерхностном массиве D[16]. Названная аппаратура в системе на 448 атомов: скрещённые AOD (DTSX-400, AA Opto-Electronic), модулятор и камера Hamamatsu, генераторы произвольных сигналов (AWG) Spectrum Instrumentation, СВЧ-источники Rohde & Schwarz D[1]; в статьях на 3,000 и 6,100 кубитов дефлекторы поставляет Gooch & Housego P[7]. В этом и состоит риск концентрации: всю опубликованную область обслуживают два небольших акустооптических дома, ни один из которых не является публичной компанией и не финансируется отдельно. Стоимость канала назвать нельзя. Экспортная уязвимость нулевая — правило BIS от 2024-09-06 не называет ни оптику пинцетов, ни дефлекторы, контролируя лишь получаемые из них машины на ≥34 кубита (4A906) G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Нагрузка — это один ВЧ-тон на ловушку на каждую ось, синтезируемый AWG; их число растёт с числом атомов, а не зон, и предел одновременно удерживаемых ловушек ставит интермодуляция между тонами, а не мощность лазера. Настоящая цена — цикл: транспорт 0.4–1.6 мс плюс получение изображения 0.5–1 мс дают раунды QEC длительностью 1–4.5 мс, что примерно в 10³ раз больше сверхпроводникового цикла, причём декодер обязан за этим успевать. При 10³ атомов хватает нескольких каналов AWG; при 10⁴ заявленной стеной становится частота обновления AOD/SLM, которую ни один из полученных источников не соотносит численно с числом атомов; при 10⁶ единственная проектная точка отводит на RSA-2048 19 M атомов и 5.6 суток при циклах 1 мс S[14].
Роль в стеке
Узел требует лазерного и оптического управления через AOD/SLM и обеспечивает qLDPC-коды на двумерных велосипедных конструкциях, конкатенированные коды высокой скорости с трансверсальными гейтами и алгоритмическую отказоустойчивость — ничего из этого недостижимо при фиксированной связи ближайших соседей, так что это предпосылка, а не удобство. Обслуживаемые пути платформы: щелочные (Rb/Cs) и щёлочноземельные (Yb/Sr) атомы. В графе его ничто не замещает и ничто с ним не конфликтует; давление идёт со стороны другой физики транспорта — непрерывная система на 3,000 кубитов перевозит атомы на 0.5 м конвейерами на оптической решётке, применяя пинцеты только для локального перестроения D[2]. Вклад в производный такт: доминирующий — при ~2.0×10⁻⁴ с на перемещение он даёт 0.80 мс из 1.31 мс суммы раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс на обоих путях, поскольку CZ выполняется за 270 нс.
Верификация (QCVV)
Точность перемещения — это выживаемость после повторного захвата, измеренная по флуоресцентному изображению: метрика потерь, а не точность состояния, поэтому 99.95% удостоверяет, что атом прибыл, но не что вместе с ним прибыла его фаза. Ни один источник не выделяет чисто транспортную ошибку на логическом уровне; результаты на 448 атомах сворачивают вместе транспорт, гейты и считывание D[1]. Самое острое отрицательное свидетельство — прогон торического кода у Atom Computing, где подавление за четыре цикла исчезло, как только в схему включили непрерывную перезагрузку (0.63% против 0.64% за цикл на 90 раундах) D[5], а перезагрузка и транспорт — это как раз те операции, которыми ведает данный узел. Harvard и Caltech сообщают о выживаемости 99.8–99.95% на разной дефлекторной аппаратуре: результаты согласуются, но воспроизведением не являются.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Harvard | исследования | США | Автор зонированного транспорта; системы на 448 атомов и 3,000 кубитов | D[1] |
| QuEra | разработчик | США | Коммерциализирует зонированную архитектуру; QBI, этап B | C[17] |
| Caltech | исследования | США | Массив на 6,100 атомов, рекорды точности перемещения | D[3] |
| Atom Computing | разработчик | США | Зонированная система на щёлочноземельных атомах; данные по QEC с перезагрузкой | D[5] |
| Pasqal | разработчик | Франция | Системы на AOD/SLM; альтернатива в виде ловушек на фотонном чипе | C[15] |
| Infleqtion | разработчик | США | Вендор нейтральных атомов, торгуется на NYSE | G[10] |
| AA Opto-Electronic | поставщик | Франция | Скрещённые AOD (DTSX-400) в системе на 448 атомов | D[1] |
| Gooch & Housego | поставщик | Великобритания | Дефлекторы в статьях на 3,000 и 6,100 кубитов | P[7] |
Деньги.
- 2025-07-17 · QuNorth · заказ на Magne (Atom Computing/Microsoft, 50 логических кубитов) · €80 M · EIFO + Novo Nordisk Foundation · поставка на рубеже 2026/27 G[12]
- 2025-09-09 · QuEra · раунд финансирования · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыт C[17]
- 2026-06-16 · Atom Computing · раунд Series C плюс письмо о намерениях по CHIPS · >$300 M суммарно · Third Point · закрыт + письмо о намерениях C[9]G
- 2026-08-12 · Infleqtion · выручка за 2-й квартал, прогноз на год · 12.6 M, ~43 M за 2026 финансовый год · — · сообщено G[10]
- 2026-08-28 · Pasqal · слияние по схеме SPAC завершено (Nasdaq PSQL) · ~$360 M деньгами · — · закрыто P[11]
Рынок и цепочка поставок. Оборудование здесь — обычная фотоника, с одним исключением: скрещённые AOD, для которых в проработанных материалах названы лишь два поставщика — AA Opto-Electronic и Gooch & Housego D[1]P[7]. Спрос на каналы дефлекторов растёт линейно с числом атомов, так что небольшой поставщик способен стать шлагбаумом для целой платформы. Удельную экономику назвать нельзя. Напрямую оплачивают G3 и G4; частично G1; косвенно G2, G5, G6 и G7.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства с указанием правообладателя и года для зонированного транспорта на AOD не найдено, и никакой орган по стандартизации аппаратуру пинцетов не регулирует. Единственная вендорская спецификация с числами — страница Gemini у QuEra: 260 физических кубитов, глобальная двухкубитная точность 99.2%, один прогон (shot) в секунду CG.
Дорожные карты и послужной список. QuEra (обещано в январе 2024 г. · 100 логических кубитов в 2026 г. · статус на 2026-09-03: заменено на Libra 2028 с >256 логическими кубитами — сдвиг на два года) R[8]. Atom Computing/Microsoft (2025-07 · Magne, 50 логических кубитов, рубеж 2026/27 · идёт установка) G[12]. Pasqal (2024 · 10,000 физических кубитов в 2026 г. · сдвинуто на 2028 г.) C[11]. Google вошла в направление в марте 2026 г. без единого аппаратного результата C[13]. Экспериментальные группы выдают то, что публикуют; вендорские даты по логическим кубитам сдвинулись примерно на два года каждая.
Стратегическое прочтение. Если зонированный транспорт масштабируется, выигрывают компании гарвардской родословной и два дефлекторных дома, а машины на ридберговских атомах с фиксированной связностью теряют именно те семейства кодов, которые имеют значение. Угроза замещения исходит от другой оптики, а не от другого узла: метаповерхностные массивы (11,022 атома, гейтов нет) D[16] и доставка ловушек с фотонного чипа (4 атома, 27.5 с, заявленное сокращение занимаемой площади в 50×) C[15] вытеснят объёмные стеки AOD/SLM, если дойдут до качества, пригодного для гейтов.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ могла бы измерять вносимые транспортом потери и расфазировку отдельно от ошибок гейта и считывания — рандомизированный бенчмаркинг с чередованием транспорта, которого не выполняет ни один опубликованный источник, поскольку все они приводят объединённую цифру.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027 г., если появится зонированная система, удерживающая >1,000 атомов под отказоустойчивым управлением; понизить, если к концу 2028 г. ни одна группа не покажет подавления на длинной памяти (Λ > 2) при непрерывной перезагрузке — а это тот самый случай, где подавление уже однажды исчезало D[5]. Лучший случай к 2029 г.: транспортные потери снижены в несколько раз и введена в работу осевая ось, что открывает зоны на 10⁴ атомов. Худший случай: число каналов и частота обновления ограничивают зоны на уровне 10³–10⁴ атомов. Открытые вопросы: сохраняется ли точность перемещения при рабочих циклах QEC с перезагрузкой; удастся ли нарастить число каналов сверх пределов по обновлению; кто ещё будет поставлять дефлекторы в объёмах?
Источники
[1] Bluvstein, Lukin et al. (Harvard/MIT/QuEra) · "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer" (448 atoms, zoned architecture) · Nature 649, 39–46, online 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 D
[2] Harvard (Lukin group) · "Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system" · Nature 646, online 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 D
[3] Manetsch, Endres et al. (Caltech) · "A tweezer array with 6100 highly coherent atomic qubits" · arXiv:2403.12021 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.12021 D
[4] Caltech · "Caltech team sets record with 6,100-qubit array" · 2025-09 · https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array C
[5] Atom Computing · toric-code memory with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079 D
[6] Guo, van Herk, Vredenbregt, Kokkelmans · "Acousto-optic lens for 3D shuttling of atoms in a neutral atom quantum computer" · arXiv:2510.09398 · 2025-10-10 · https://arxiv.org/abs/2510.09398 S
[7] Gooch & Housego · "G&H AODs cited in Nature quantum computing papers demonstrating 3,000 and 6,100 qubits" · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers P
[8] QuEra · Libra 2028 fault-tolerant system and AWS collaboration · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws R
[9] Atom Computing · raises more than $300 M · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[10] Infleqtion · Q2 2026 results, record revenue and raised outlook · 2026-08-12 · https://ir.infleqtion.com/news-events/press-releases/detail/201/infleqtion-reports-record-q2-revenue-raises-2026-outlook-as-quantum-commercialization-accelerates G
[11] The Quantum Insider · "Pasqal completes SPAC merger with $360 million in cash" · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
[12] Novo Nordisk Foundation · QuNorth orders the Magne quantum computer, €80 M · 2025-07-17 · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G
[13] Google Quantum AI · neutral-atom hardware track · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[14] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (RSA-2048: 19 M atoms, 5.6 days at 1 ms cycles) · arXiv:2505.15907 · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.15907 S
[15] Pasqal · qubit control on chip: four atoms trapped from a silicon-nitride photonic integrated circuit, 27.5 s lifetime · 2026-08-10 · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/ C
[16] Tsinghua · 11,022 atoms in an 18,225-site metasurface tweezer array · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 D
[17] QuEra · $230 M+ financing round · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
Открытые пункты верификации
- Стена «обновление AOD/SLM около 10 МГц недостаточно выше ~10⁴ кубитов» перенесена из основного отчёта; ни один из полученных источников не соотносит численно ни число каналов, ни частоту обновления с числом атомов.
- Ни один источник не выделяет чисто транспортную точность из объединённых логических цифр «транспорт + гейт + считывание».
- Статья Bluvstein et al. 2022 года о когерентном транспорте приведена как происхождение по данным записи графа технологий; нумерованного источника для неё не дано.
- Датированного патентного семейства (правообладатель + год) для зонированного транспорта атомов на AOD не найдено.
- Данных о мощностях и планах наращивания у AA Opto-Electronic и Gooch & Housego не найдено; ни одна из них, судя по всему, не финансируется отдельно и не является публичной компанией.
- [6] — это оптическое проектное исследование без захваченных атомов; его осевой диапазон, скорость и выживаемость экспериментально не установлены.
- Онлайн-дата [1] (2025-11-10) отличается от даты печатной публикации (январь 2026 г.); датировано 2025-11 согласно записи графа технологий.
Photonic switching / routing (EO, feed-forward)
Electro-optic and MEMS switches route photons between waveguides on a real-time heralding decision, the loss-dominated transport layer every photonic architecture shares.
Verdict. Best published in-line switch loss is 100 mdB (PsiQuantum BTO), ~14x the ~7 mdB fault-tolerance budget as of 4 Sep 2026; non-volatile devices fix static power, not loss.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An electro-optic or mechanical element inside a Mach–Zehnder interferometer sets its splitting ratio, so a mesh implements any unitary and, driven by an earlier heralding click, routes photons in real time. The lineage is Carolan's six-mode, 15-MZI chip of 2015 D[12] — thermo-optic, reconfigurable "in seconds", the opposite end of the speed and power axis from what fusion needs. Everything since has tried to keep that programmability while stripping its loss and static power.
- b/e: switching in ns–µs (10⁻⁶·⁰ s), electro-optic, room-temperature drivers; not itself entangling.
- d/g: flying photons routed in photonic-IC waveguides; every stage taxes the loss budget.
Physics & limits
Loss is multiplicative, so the architecture fixes a per-stage budget the device meets or the machine does not exist: against a total photon budget of order 0.5 dB across a fusion network's depth, the per-switch allowance is ≈7 mdB D[1]. Fusion-based fault tolerance tolerates 2.7% per-photon loss with six-ring resource states, 17% only with 168-qubit states nobody can build D[16]. The families trade differently: thermo-optic shifters are low-loss but dissipate milliwatts each and switch in µs, unusable at 2 K across 10⁴ channels; barium titanate and thin-film lithium niobate switch in ns at low power but add material and transition loss. The second failure mode is finite extinction: amplitude leaked to the wrong port is an unheralded error, not a loss. Moving the floor needs higher electro-optic coefficients (barium titanate's effective r is ~30× lithium niobate's, so shifters shorten and lose less), lower-loss material transitions and non-volatility.
Engineering state of the art
Best published in-line switch: PsiQuantum's barium titanate at 100 mdB insertion, with 52(12) mdB fibre-to-chip coupling at ~2 K D[3]G. Aurora is the only system-scale figure: 35 chips, 0.19 dB per MZI, ~14 dB total loss, no error-corrected computation D[1]. The 2026 non-volatile barium-titanate array switches in 80 ns at 1.48 dB per cell with zero static power once set D[2] — a static-power result, not a loss one. Dominant error: cumulative insertion loss, then coupling.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | 0.19 dB/MZI; ~14 dB system loss; ≈7 mdB requirement | Xanadu | D[1] |
| 2025-02 | BTO switch 100 mdB; fibre-to-chip 52(12) mdB | PsiQuantum | D[3] |
| 2026-06 | Non-volatile BTO cell: 80 ns, 1.48 dB, zero static power | UPV iTEAM | D[2] |
| 2026-08 | Foundry-compatible MEMS switch, <1.5 dB, >30 dB extinction, ~20 nW | UC Berkeley | P[11] |
Manufacturing, materials & supply chain
Silicon nitride or thin-film lithium niobate waveguides, barium titanate for the active element, superconducting nanowire detectors on the same 300-mm wafer; PsiQuantum's runs at GlobalFoundries, which launched a quantum manufacturing unit on 2026-05-21 against a $375M CHIPS letter of intent C[10]. Barium titanate on silicon is a deposition few lines can do; the merchant thin-film-lithium-niobate base is two venture-scale suppliers, HyperLight and Lightium P[13]. Packaging is the second chokepoint: Xanadu's coupling result needed Corning fibre arrays and DISCO singulation C[4]. No yield figure is public; no export-control category names photonic switches, the 2024 BIS rule reaching them only via ECCN 4A906 G.
Control, readout & I/O burden
Feed-forward means the photon waits in a delay line while a cryogenic detector click is classified and the switch driven, which couples latency to loss — brutally on chip. At silicon-nitride propagation loss one nanosecond of on-chip delay costs a few tenths of a dB, more than the whole per-stage budget, while the same nanosecond in fibre at ≈0.2 dB/km is free: feed-forward lives in fibre and must resolve in nanoseconds. QuiX names feed-forward electronics as one of two problems its 2026 system must solve C[5]. I/O scales with network depth, not qubit count; at 10⁴–10⁶ modes the binding constraints are detector channel count and the cryogenic power holding each switch in state.
Role in the stack
Transport for both photonic families: fusion-based discrete-variable machines (PsiQuantum, Quandela, QuiX) and the continuous-variable/GKP path (Xanadu). It requires a photonic-IC foundry process and provides the routing that turns heralded fusion outcomes into a cluster state; nothing substitutes for it. Not a hub by reach, but every actor in the branch depends on the same number, making it the branch's single point of failure. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset — undefined here, the fusion architecture running no syndrome round; the ~1 µs floor is set by feed-forward and detector recovery, not the switch. Empty neighbouring slot: a sub-10 mdB non-volatile switch.
Verification (QCVV)
Switch loss and extinction come from direct insertion-loss characterisation against on-chip reference paths — harder numbers than gate fidelities, and the least comparable, each vendor quoting a different boundary. Aurora's 0.19 dB is per MZI including interconnect; PsiQuantum's 100 mdB is the switch element alone; Xanadu's 0.085 dB/facet is fibre-to-chip, marketed as an industry benchmark C[4] though PsiQuantum published 52(12) mdB for that interface a year earlier D[3]. None should be summed or ranked without a common protocol, and none is replicated outside its originating group. System verification is a loss budget, not a logical-fidelity witness.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | USA | BTO switches at 100 mdB, under DARPA V&V | D[3] |
| Xanadu | developer | Canada | Aurora switch network; coupling and packaging | D[1] |
| QuiX Quantum | developer | Netherlands | Feed-forward hardware; Carina at DLR | C[5] |
| Quandela | developer | France | 12-qubit switched system at CEA | C[6] |
| GlobalFoundries | supplier | USA | 300-mm line; $375M CHIPS letter of intent | C[10] |
| DARPA | investor | USA | Stage C money buys BTO switch validation | P[8] |
Money.
| Date | Actor | Event | Amount | Programme / lead | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-09-10 | PsiQuantum | Series E | 1B at 7B | BlackRock, Temasek | closed C[15] |
| 2026-03-26 | Xanadu | SPAC merger | ~$302M, 40% below plan | Crane Harbor | closed C[9] |
| 2026-05-21 | US Commerce | CHIPS letters of intent | 375M, 100M | GlobalFoundries, PsiQuantum | LOI G |
| 2026-07-22 | PsiQuantum | QBI Stage C expanded | 125M after 31.8M | DARPA | official P[8] |
| 2026-08-28 | Xanadu | Toronto factory funding | CAD 195M | Government of Canada | closed C[9] |
Market & supply chain. The enabling equipment is not quantum: 300-mm CMOS (GlobalFoundries), fibre-array assembly (Corning), wafer singulation (DISCO), a thin-film-lithium-niobate base of two small suppliers P[13]. Concentration sits in mainstream chains where a photonic quantum company has no bargaining power and no second source for fibre-array attach. G3 and G4 pay for this component — no photonic logical qubit exists without closing the loss gap — G1/G5 do not.
IP & standards. No patent family specific to quantum photonic switching surfaced; the nearest adjacent grant is ORCA Computing's US 12,437,225 on linear-optical encoded GHZ measurements (2025-10-07) G. Classical MZI-switch IP is extensive and non-quantum; PatSnap's counts are not disaggregated to this layer PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. No standards body, no litigation, no shared feed-forward interface.
Roadmaps & track record. PsiQuantum (2024-04, for a useful machine by end-2027) — as of 4 Sep 2026 groundbreaking only in June 2026 after a site change P[14], cryoplant targeted 2H 2027, no 2026 hardware publication; strong components, unevidenced system. Xanadu (2026-08-31, for 1.0× threshold loss in 2030 from 24.1×) — the field's first quantified roadmap, naming this component's gap. QuiX (2025-07, for a 2026 universal system) — Carina delivered July 2026, commissioning pending. Quandela — Lucy delivered, 2025 logical-qubit milestone missed.
Strategic reading. Whoever first ships a non-volatile sub-10 mdB switch owns the chokepoint for both photonic architectures at once, the requirement being encoding-agnostic; hence DARPA's Stage C buys validation of switches, packaging and cryogenics, not an algorithm. If the gap fails to close the branch loses together — no photonic fallback avoids switching — while matter-based modalities face no equivalent single-number gate. Leverage sits with GlobalFoundries, Corning and DISCO.
Open niche: A small QCVV house could define and run the missing common protocol for optical-fabric metrology: insertion loss, extinction and drift to a stated reference plane, per switch, per facet, per stage. The field quotes 0.19 dB, 100 mdB, 85 mdB and 1.48 dB as if comparable; no buyer can rank vendors without that normalisation.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a sub-50 mdB non-volatile switch; independent replication of the 100 mdB figure; PsiQuantum's Brisbane cryoplant energised in 2H 2027; a feed-forward loop published under 100 ns. Best case 2029: single-digit-mdB non-volatile switching, Xanadu's 24.1× closing as promised. Worst case: loss plateaus near 100 mdB and photonic fault tolerance slips past 2031 for the whole branch. Open: does barium titanate yield at 300 mm; can fibre-array attach be second-sourced; does extinction bind once loss falls. Watch Xanadu's 2027 loss number.
Sources
[1] Xanadu · Scaling and networking a modular photonic quantum computer (Aurora) · Nature · 2025-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] Universitat Politècnica de València iTEAM, Lumiphase AG, CEA-Leti · Non-volatile barium-titanate photonic gate array · Nature Photonics · 2026-06-04 · https://www.nature.com/articles/s41566-026-01934-y
[3] PsiQuantum · A manufacturable platform for photonic quantum computing (Omega) · Nature · 2025-02 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Xanadu · Photonic chip packaging benchmark, 0.085 dB/facet, with Corning and DISCO · PR Newswire · 2026-06-10 · https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html C
[5] QuiX Quantum · Carina core hardware platform delivered to DLR QCI · company newsroom · 2026-07-14 · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci C
[6] Quandela · Lucy delivered to EuroHPC and GENCI at CEA's TGCC · company newsroom · 2025-10-23 · https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ C
[7] QuiX Quantum · €15M Series A (Invest-NL, EIC Fund, PhotonVentures) · company newsroom · 2025-07-10 · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a C
[8] Quantum Computing Report · PsiQuantum secures $125M expanded DARPA agreement under QBI · 2026-07-22 · https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ P
[9] Xanadu · Roadmap to over 1,000 logical qubits by 2031; SPAC and Canadian funding · GlobeNewswire · 2026-08-31 · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html C
[10] GlobalFoundries · Launch of Quantum Technology Solutions; $375M CHIPS letter of intent · company press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[11] Roy, Klawson, Luo, Zhi, Tang, Wu · Zero-change foundry-compatible silicon photonics MEMS optical switch · arXiv:2608.03146 · 2026-08-04 · https://arxiv.org/abs/2608.03146 P
[12] Carolan et al. · Universal linear optics (six modes, 15 MZIs, 30 thermo-optic shifters) · arXiv:1505.01182 · 2015 · https://arxiv.org/abs/1505.01182
[13] optics.org · Thin-film lithium niobate suppliers raise: HyperLight 37M Series B, Lightium 7M seed · 2024-09 · https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[14] Forbes Australia · PsiQuantum's stalled quantum plant to break ground after location switch (A$940M) · 2026-06 · https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/ P
[15] PsiQuantum · 1B Series E at 7B valuation; CEO change · company newsroom · 2025-09-10 · https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise C
[16] Bartolucci et al. · Fusion-based quantum computation (loss thresholds 2.7% and 17%) · Nature Communications 14, 912 · 2023-02-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
Open verification items
The graph record's "recent 30 mdB" switch figure could not be traced to any publication; the best located in-line figure is 100 mdB (PsiQuantum) and the most recent device is a 1.5 dB MEMS switch. Whether 0.19 dB/MZI (switch plus interconnect), 100 mdB (switch element) and 85 or 52 mdB (fibre-to-chip) share a reference plane — no source reconciles them. The main report's "waveguide loss 0.5 dB/m" for Omega conflicts with the paper's single-mode silicon-nitride figure of 1.8(2) dB/m G; I use neither as a switch number. Institutional affiliation for the MEMS switch authors was not returned by the arXiv abstract page.
Фотонная коммутация / маршрутизация (ЭО, feed-forward)
Электрооптические и MEMS-переключатели маршрутизируют фотоны между волноводами по решению, принимаемому в реальном времени по геральдирующему отсчёту, — транспортный слой с доминирующими потерями, общий для всех фотонных архитектур.
Вердикт. Лучшие опубликованные потери на встроенном переключателе — 100 mdB (BTO у PsiQuantum), это ~14x бюджета отказоустойчивости в ~7 mdB по состоянию на 4 сентября 2026 г.; энергонезависимые приборы решают проблему статической мощности, а не потерь.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Электрооптический или механический элемент внутри интерферометра Маха–Цендера задаёт его коэффициент деления, поэтому сетка реализует произвольное унитарное преобразование и, управляемая более ранним геральдирующим отсчётом, маршрутизирует фотоны в реальном времени. Родословная идёт от шестимодового чипа Carolan с 15 MZI 2015 года D[12] — термооптического, перестраиваемого «за секунды», то есть с противоположного конца оси скорости и мощности относительно того, что требуется вычислениям на слияниях (fusion). Всё последующее пыталось сохранить эту программируемость, снимая её потери и статическую мощность.
- b/e: переключение за ns–µs (10⁻⁶·⁰ s), электрооптическое, драйверы при комнатной температуре; само по себе не запутывает.
- d/g: летящие фотоны маршрутизируются в волноводах фотонных интегральных схем (PIC); каждая ступень облагает налогом бюджет потерь.
Физика и пределы
Потери мультипликативны, поэтому архитектура фиксирует бюджет на ступень, который прибор либо выдерживает, либо машины не существует: при полном фотонном бюджете порядка 0.5 dB на всю глубину fusion-сети допуск на один переключатель составляет ≈7 mdB D[1]. Отказоустойчивость на слияниях терпит 2.7% потерь на фотон с ресурсными состояниями типа шестикольца и 17% — только с 168-кубитными состояниями, которые никто не умеет строить D[16]. Семейства разменивают по-разному: термооптические фазовращатели дают малые потери, но рассеивают по милливатту каждый и переключаются за µs, что непригодно при 2 K на 10⁴ каналов; титанат бария и тонкоплёночный ниобат лития переключаются за ns при малой мощности, но добавляют потери материала и потери на переходах. Второй режим отказа — конечное подавление (extinction): амплитуда, утёкшая не в тот порт, — это негеральдированная ошибка, а не потеря. Чтобы сдвинуть нижний предел, нужны более высокие электрооптические коэффициенты (эффективный r у титаната бария примерно в ~30× выше, чем у ниобата лития, поэтому фазовращатели укорачиваются и теряют меньше), переходы между материалами с меньшими потерями и энергонезависимость.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучший опубликованный встроенный переключатель: титанат бария у PsiQuantum с вносимыми потерями 100 mdB и вводом волокно-чип 52(12) mdB при ~2 K D[3]G. Aurora — единственная цифра системного масштаба: 35 чипов, 0.19 dB на MZI, ~14 dB суммарных потерь, вычислений с коррекцией ошибок нет D[1]. Энергонезависимая матрица на титанате бария 2026 года переключается за 80 ns при 1.48 dB на ячейку и с нулевой статической мощностью после установки состояния D[2] — это результат по статической мощности, а не по потерям. Доминирующая ошибка — накопленные вносимые потери, затем ввод излучения.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | 0.19 dB/MZI; ~14 dB системных потерь; требование ≈7 mdB | Xanadu | D[1] |
| 2025-02 | Переключатель BTO 100 mdB; волокно-чип 52(12) mdB | PsiQuantum | D[3] |
| 2026-06 | Энергонезависимая ячейка BTO: 80 ns, 1.48 dB, нулевая статическая мощность | UPV iTEAM | D[2] |
| 2026-08 | Совместимый с фабрикой MEMS-переключатель, <1.5 dB, >30 dB подавления, ~20 nW | UC Berkeley | P[11] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Волноводы из нитрида кремния или тонкоплёночного ниобата лития, титанат бария в качестве активного элемента, сверхпроводниковые нанопроволочные детекторы на той же 300-мм пластине; у PsiQuantum запуски идут на GlobalFoundries, которая 2026-05-21 открыла подразделение квантового производства под письмо о намерениях CHIPS на $375M C[10]. Титанат бария на кремнии — осаждение, доступное немногим линиям; товарная база тонкоплёночного ниобата лития — это два поставщика венчурного масштаба, HyperLight и Lightium P[13]. Корпусирование — второе бутылочное горлышко: результат Xanadu по вводу излучения потребовал волоконных сборок Corning и разделения пластин на кристаллы оборудованием DISCO C[4]. Цифр по выходу годных публично нет; ни одна категория экспортного контроля фотонные переключатели не называет, и правило BIS 2024 года дотягивается до них лишь через ECCN 4A906 G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Упреждающее управление (feed-forward) означает, что фотон ждёт в линии задержки, пока отсчёт криогенного детектора классифицируется, а переключатель приводится в действие, — и это связывает задержку с потерями, на чипе жестоко. При потерях распространения в нитриде кремния одна наносекунда задержки на чипе стоит нескольких десятых dB, то есть больше всего бюджета на ступень, тогда как та же наносекунда в волокне при ≈0.2 dB/km бесплатна: feed-forward живёт в волокне и должен разрешаться за наносекунды. QuiX называет электронику feed-forward одной из двух задач, которые обязана решить её система 2026 года C[5]. Ввод-вывод масштабируется с глубиной сети, а не с числом кубитов; при 10⁴–10⁶ модах связывающими ограничениями становятся число каналов детекторов и криогенная мощность, удерживающая каждый переключатель в состоянии.
Роль в стеке
Транспорт для обоих фотонных семейств: машины на дискретных переменных со слияниями (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и путь платформы на непрерывных переменных/GKP (Xanadu). Требует фабричного процесса фотонных ИС и предоставляет маршрутизацию, превращающую геральдированные исходы слияний в кластерное состояние; замены ему нет. По охвату это не хаб, но каждый актор ветви зависит от одного и того же числа, что делает его единой точкой отказа всей ветви. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс здесь не определён, поскольку архитектура на слияниях раунда синдрома не выполняет; пол ~1 µs задан feed-forward и восстановлением детектора, а не переключателем. Соседний пустой слот: энергонезависимый переключатель ниже 10 mdB.
Верификация (QCVV)
Потери и подавление переключателя получают прямой характеризацией вносимых потерь относительно опорных трактов на чипе — это более твёрдые числа, чем точности гейтов, и одновременно наименее сопоставимые, поскольку каждый поставщик указывает свою границу отсчёта. 0.19 dB у Aurora — это на один MZI вместе с межсоединением; 100 mdB у PsiQuantum — только сам переключающий элемент; 0.085 dB на грань у Xanadu — это ввод волокно-чип, продвигаемый как отраслевой эталон C[4], хотя PsiQuantum опубликовала 52(12) mdB для того же интерфейса годом раньше D[3]. Складывать или ранжировать их без общего протокола нельзя, и ни одно из них не воспроизведено вне породившей его группы. Верификация системы здесь — это бюджет потерь, а не свидетель логической точности.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Переключатели BTO на 100 mdB, под V&V DARPA | D[3] |
| Xanadu | разработчик | Канада | Коммутационная сеть Aurora; ввод излучения и корпусирование | D[1] |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | Аппаратура feed-forward; Carina в DLR | C[5] |
| Quandela | разработчик | Франция | 12-кубитная коммутируемая система в CEA | C[6] |
| GlobalFoundries | поставщик | США | Линия 300 мм; письмо о намерениях CHIPS на $375M | C[10] |
| DARPA | инвестор | США | Деньги Stage C покупают валидацию переключателей BTO | P[8] |
Деньги.
| Дата | Актор | Событие | Сумма | Программа / лид | Статус |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-09-10 | PsiQuantum | Series E | 1B при оценке 7B | BlackRock, Temasek | закрыто C[15] |
| 2026-03-26 | Xanadu | слияние SPAC | ~$302M, на 40% ниже плана | Crane Harbor | закрыто C[9] |
| 2026-05-21 | Минторг США | письма о намерениях CHIPS | 375M, 100M | GlobalFoundries, PsiQuantum | LOI G |
| 2026-07-22 | PsiQuantum | QBI Stage C расширен | 125M после 31.8M | DARPA | официально P[8] |
| 2026-08-28 | Xanadu | финансирование завода в Торонто | CAD 195M | Правительство Канады | закрыто C[9] |
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающее оборудование не является квантовым: 300-мм CMOS (GlobalFoundries), сборка волоконных матриц (Corning), разделение пластин на кристаллы (DISCO), база тонкоплёночного ниобата лития из двух мелких поставщиков P[13]. Концентрация сидит в мейнстримных цепочках, где у фотонной квантовой компании нет ни переговорной силы, ни второго источника для приклейки волоконной сборки. За этот компонент платят G3 и G4 — без закрытия разрыва по потерям фотонного логического кубита не существует, — а G1/G5 не платят.
ИС и стандарты. Патентного семейства именно по квантовой фотонной коммутации не всплыло; ближайший смежный выданный патент — US 12,437,225 компании ORCA Computing на линейно-оптические измерения кодированных GHZ-состояний (2025-10-07) G. Классическая ИС по MZI-переключателям обширна и неквантова; подсчёты PatSnap до этого слоя не разукрупнены PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Ни органа стандартизации, ни судебных споров, ни общего интерфейса feed-forward.
Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum (2024-04, на полезную машину к концу 2027 г.) — по состоянию на 4 сентября 2026 г. закладка площадки состоялась лишь в июне 2026 г. после смены места P[14], криогенная установка нацелена на 2H 2027, публикаций по аппаратуре за 2026 год нет; компоненты сильные, система не подтверждена. Xanadu (2026-08-31, на потери 1.0× от порога в 2030 г. против нынешних 24.1×) — первая в отрасли количественная дорожная карта, прямо называющая разрыв по этому компоненту. QuiX (2025-07, на универсальную систему в 2026 г.) — Carina поставлена в июле 2026 г., пусконаладка не завершена. Quandela — Lucy поставлена, веха по логическому кубиту 2025 года не выполнена.
Стратегическое прочтение. Тот, кто первым поставит энергонезависимый переключатель ниже 10 mdB, завладеет бутылочным горлышком сразу обеих фотонных архитектур, поскольку требование не зависит от кодирования; отсюда и Stage C у DARPA покупает валидацию переключателей, корпусирования и криогеники, а не алгоритма. Если разрыв не закроется, ветвь проигрывает целиком — ни один фотонный запасной вариант не обходится без коммутации, — тогда как модальности на веществе не имеют эквивалентного барьера, сводимого к одному числу. Рычаг находится у GlobalFoundries, Corning и DISCO.
Открытая ниша: небольшая QCVV-группа могла бы определить и провести недостающий общий протокол метрологии оптической фабрики: вносимые потери, подавление и дрейф относительно явно указанной опорной плоскости — на переключатель, на грань, на ступень. Отрасль оперирует 0.19 dB, 100 mdB, 85 mdB и 1.48 dB так, будто они сопоставимы; без такой нормировки ни один покупатель не может ранжировать поставщиков.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: энергонезависимый переключатель ниже 50 mdB; независимое воспроизведение цифры 100 mdB; запуск криогенной установки PsiQuantum в Брисбене во 2H 2027; опубликованную петлю feed-forward быстрее 100 ns. Лучший случай к 2029 г.: энергонезависимая коммутация с однозначным числом mdB и закрытие обещанных Xanadu 24.1×. Худший случай: потери выходят на плато вблизи 100 mdB, и фотонная отказоустойчивость для всей ветви уезжает за 2031 год. Открыто: даёт ли титанат бария приемлемый выход годных на 300 мм; можно ли получить второй источник для приклейки волоконных сборок; станет ли подавление связывающим ограничением, когда потери упадут. Следить за цифрой потерь Xanadu в 2027 году.
Источники
[1] Xanadu · Scaling and networking a modular photonic quantum computer (Aurora) · Nature · 2025-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] Universitat Politècnica de València iTEAM, Lumiphase AG, CEA-Leti · Non-volatile barium-titanate photonic gate array · Nature Photonics · 2026-06-04 · https://www.nature.com/articles/s41566-026-01934-y
[3] PsiQuantum · A manufacturable platform for photonic quantum computing (Omega) · Nature · 2025-02 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Xanadu · Photonic chip packaging benchmark, 0.085 dB/facet, with Corning and DISCO · PR Newswire · 2026-06-10 · https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html C
[5] QuiX Quantum · Carina core hardware platform delivered to DLR QCI · company newsroom · 2026-07-14 · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci C
[6] Quandela · Lucy delivered to EuroHPC and GENCI at CEA's TGCC · company newsroom · 2025-10-23 · https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ C
[7] QuiX Quantum · €15M Series A (Invest-NL, EIC Fund, PhotonVentures) · company newsroom · 2025-07-10 · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a C
[8] Quantum Computing Report · PsiQuantum secures $125M expanded DARPA agreement under QBI · 2026-07-22 · https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ P
[9] Xanadu · Roadmap to over 1,000 logical qubits by 2031; SPAC and Canadian funding · GlobeNewswire · 2026-08-31 · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html C
[10] GlobalFoundries · Launch of Quantum Technology Solutions; $375M CHIPS letter of intent · company press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[11] Roy, Klawson, Luo, Zhi, Tang, Wu · Zero-change foundry-compatible silicon photonics MEMS optical switch · arXiv:2608.03146 · 2026-08-04 · https://arxiv.org/abs/2608.03146 P
[12] Carolan et al. · Universal linear optics (six modes, 15 MZIs, 30 thermo-optic shifters) · arXiv:1505.01182 · 2015 · https://arxiv.org/abs/1505.01182
[13] optics.org · Thin-film lithium niobate suppliers raise: HyperLight 37M Series B, Lightium 7M seed · 2024-09 · https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[14] Forbes Australia · PsiQuantum's stalled quantum plant to break ground after location switch (A$940M) · 2026-06 · https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/ P
[15] PsiQuantum · 1B Series E at 7B valuation; CEO change · company newsroom · 2025-09-10 · https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise C
[16] Bartolucci et al. · Fusion-based quantum computation (loss thresholds 2.7% and 17%) · Nature Communications 14, 912 · 2023-02-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
Открытые пункты верификации
Фигурирующую в графе технологий цифру «недавние 30 mdB» для переключателя не удалось возвести ни к одной публикации; лучшее найденное значение для встроенного переключателя — 100 mdB (PsiQuantum), а самый свежий прибор — MEMS-переключатель на 1.5 dB. Разделяют ли 0.19 dB/MZI (переключатель вместе с межсоединением), 100 mdB (переключающий элемент) и 85 либо 52 mdB (волокно-чип) общую опорную плоскость — ни один источник их не согласует. «Потери в волноводе 0.5 dB/m» для Omega из основного отчёта противоречат приведённой в статье цифре 1.8(2) dB/m для одномодового нитрида кремния G; ни то, ни другое я не использую как характеристику переключателя. Институциональная принадлежность авторов работы по MEMS-переключателю страницей аннотации arXiv не возвращена.
Crossbar shared-line control (spins)
Row- and column-shared plunger and barrier lines address a two-dimensional dot array with line count scaling as the square root of dot count, trading wireability for addressing granularity.
Verdict. Removes the wiring wall on paper and in a 1,058-site chip, but no crossbar array has published a two-qubit gate, a crosstalk figure or an independent replication.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A crossbar shares gate lines across rows and columns of a dot array: an n×m grid needs O(n+m) lines, not O(nm), at the price that every pulse reaches every dot on the line. Selectivity comes from cross-capacitance compensation and the operating-point spread between tiles: addressing becomes calibration. Introduced for spin qubits by Borsoi et al. (Veldhorst group, QuTech/TU Delft): 16 germanium dots on 23 lines, published January 2024 D[1]. Coordinates: connectivity — shared row/column addressing, carrier immobile; control and error — low-frequency drive from room temperature, coherent shared-line crosstalk over ordinary charge noise, CMOS fabrication.
Physics & limits
Line count follows a Rent exponent near 0.5: T = 6√g − 1 terminals for g dots D[1], and n+m+7 = 53 lines for the 23×23 QARPET array, capacity 1,058 sites at 2×10⁶ tiles/mm² D[2]. The binding constraint is uniformity, not wiring: one shared voltage must land inside every tile's operating window at once, so threshold spread sets how many tiles a line serves. QARPET's 38-of-40 addressable tiles show T2* 4.43–5.75 µs and Hahn-echo T2 10.11–12.69 µs, comparable to individually wired germanium devices: sharing lines costs no coherence D[2]. What it adds is coherent error correlated along a whole row or column, the structure decoders assume away. On-chip demultiplexing would move the floor.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-01 | 16 dots on 23 shared lines, odd occupancy in all sites | QuTech/TU Delft | D[1] |
| 2026-02-12 | 53 lines, 23×23 tiles, 1,058-site capacity; 40 tiles measured, 38 addressable | QuTech/TU Delft | D[2] |
Dominant term: addressing coverage. Neither device published a two-qubit gate on a shared line.
Manufacturing, materials & supply chain
Both devices are Ge/SiGe heterostructures made in a university cleanroom, not on a 300 mm line, and no foundry has announced a crossbar process step as of 4 Sep 2026 — GlobalFoundries' Quantum Technology Solutions unit, with cryogenic control ICs and packaging, is the closest named capability C[3]. Control burden is the whole point, and its cost reappears as sequencing: one row and one column select at a time, so at 10³ tiles parallel operation needs on-chip decoding, and at 10⁴–10⁶ the wall is addressing bandwidth, not connector count. No demultiplexer has been demonstrated inside an array.
Role in the stack
Requires a gate-defined quantum-dot spin carrier; replaces one-line-per-electrode wiring; conflicts with per-pair exchange calibration, since a shared barrier cannot deliver an independently tuned pulse to every pair at once. Belongs to the silicon and germanium quantum-dot spin path. Its clock contribution is a sequencing multiplier on derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset (8.5 µs here, readout-set), unquantified in any publication. Verification: 1,058 is a site capacity, not a qubit count, and no crossbar has published a two-qubit fidelity, a crosstalk figure or a replication. The "only some pairs work" result often cited here — one of four pairs gated on imec's eight-qubit 300 mm device D[4] — is individually wired, not a crossbar.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech/TU Delft | research | Netherlands | Built both crossbar devices, including QARPET | D[2] |
| Groove Quantum | developer | Netherlands | Commercialises the germanium dot platform | G |
| GlobalFoundries | supplier | USA | Cryogenic control ICs and packaging | C[3] |
| Quantum Machines | supplier | Israel | Sequencing hardware for shared-line addressing | C[5] |
Money. 2026-04-30 · Groove Quantum · venture round · €16 M · investors undisclosed · €26 M cumulative · closed G. 2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS letter of intent · $375 M · US Commerce · non-binding G.
Market & supply chain. No crossbar-specific equipment vendor exists; the scheme sets how many fridge lines an array needs, making cryogenic control ICs the contested layer C[3]. Pays into G3 and G4 only — below ~10³ dots individual wiring is cheaper and better characterised.
IP & standards. No dated crossbar patent family found in a named database as of 4 Sep 2026; the shared-line principle is commodity-memory word-line addressing, long out of patent.
Roadmaps & track record. QuTech (2026-02-12 · QARPET as a shared benchmarking chip · delivered, no scaling roadmap) D[2]. Diraq's 2029 roadmap names no wiring scheme RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. The demonstrations are modest and honestly stated; no vendor has committed to a crossbar.
Strategic reading. If crossbars scale, leverage shifts from rack-electronics vendors to whichever foundry can put demultiplexers at millikelvin; if uniformity blocks them, per-qubit wiring with cold multiplexing — the HRL/IBM route — wins and the rack vendors keep their position.
Open niche: shared-line crosstalk has no published characterisation protocol; a benchmark separating row- and column-correlated coherent error from local charge noise on a QARPET-class chip is a small, well-defined QCVV product.
Outlook & open questions
Confirm or demote in 12–24 months: two tiles gated independently through one shared line; a published crosstalk figure; a foundry crossbar step by 2027. Best case 2029: on-chip demultiplexing addresses >10⁴ dots with hundreds of lines. Worst case: crossbars stay a wireability demonstration while cold per-qubit multiplexing wins. Open: (1) what fraction of tiles stays addressable as arrays grow; (2) whether row-correlated error breaks decoder assumptions; (3) whether demultiplexers fit the millikelvin power budget.
Sources
[1] F. Borsoi, N. W. Hendrickx, G. Scappucci, M. Veldhorst et al. (QuTech/TU Delft) · "Shared control of a 16 semiconductor quantum dot crossbar array" · Nature Nanotechnology · 2024-01 (online 2023-08-28) · https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 D
[2] M. Tosato, S. Elsayed, G. Scappucci et al. (QuTech/TU Delft) · "QARPET: crossbar chip for benchmarking semiconductor spin qubits" · Nature Electronics · 2026-02-12 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01569-5 D
[3] GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions" · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[4] R. Nickl, T. Dumoulin Stuyck, W. Steinacker et al. (Diraq/imec) · eight-qubit 300 mm SiMOS device, two-qubit gate on one of four pairs · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 D
[5] Quantum Machines · "Semiconductor spin qubits" — OPX1000, QDAC-II, QSwitch · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ C
Open verification items
No crossbar publication gives a two-qubit fidelity or a shared-line crosstalk figure, so the conflict with per-pair exchange calibration is argued from the addressing scheme, not measured. Groove Quantum's investors and round label are not stated in any source consulted here. The QARPET 1,058 figure is a site capacity; the largest measured subset is 40 tiles.
Кроссбарное управление по разделяемым линиям (спины)
Разделяемые по строкам и столбцам линии плунжеров и барьеров адресуют двумерный массив точек так, что число линий растёт как корень из числа точек, — разводимость покупается ценой гранулярности адресации.
Вердикт. Снимает стену разводки на бумаге и в чипе на 1,058 узлов, но ни один кроссбарный массив не опубликовал ни двухкубитного гейта, ни цифры перекрёстных наводок, ни независимого воспроизведения.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Кроссбар разделяет затворные линии по строкам и столбцам массива точек: сетке n×m нужно O(n+m) линий, а не O(nm), ценой того, что каждый импульс доходит до каждой точки на линии. Селективность обеспечивается компенсацией перекрёстных ёмкостей и разбросом рабочих точек между тайлами: адресация превращается в калибровку. Для спиновых кубитов схему ввели Borsoi и соавт. (группа Veldhorst, QuTech/TU Delft): 16 германиевых точек на 23 линиях, публикация в январе 2024 D[1]. Координаты: связность — разделяемая адресация по строкам и столбцам, носитель неподвижен; управление и ошибка — низкочастотное возбуждение из комнатной температуры, когерентные перекрёстные наводки по разделяемой линии поверх обычного зарядового шума, изготовление по CMOS.
Физика и пределы
Число линий подчиняется показателю Рента около 0.5: T = 6√g − 1 выводов на g точек D[1] и n+m+7 = 53 линии для массива QARPET 23×23 ёмкостью 1,058 узлов при плотности 2×10⁶ тайлов/mm² D[2]. Связывающее ограничение — однородность, а не разводка: одно разделяемое напряжение должно одновременно попасть в рабочее окно каждого тайла, поэтому разброс порогов задаёт, сколько тайлов способна обслужить линия. 38 адресуемых тайлов из 40 в QARPET показывают T2* 4.43–5.75 µs и T2 по эху Хана 10.11–12.69 µs — сопоставимо с германиевыми устройствами с индивидуальной разводкой: разделение линий не стоит когерентности D[2]. Добавляет же оно когерентную ошибку, коррелированную вдоль целой строки или столбца, — ровно ту структуру, отсутствие которой декодеры принимают за данность. Демультиплексирование на кристалле сдвинуло бы этот пол.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-01 | 16 точек на 23 разделяемых линиях, нечётное заполнение во всех узлах | QuTech/TU Delft | D[1] |
| 2026-02-12 | 53 линии, 23×23 тайла, ёмкость 1,058 узлов; измерено 40 тайлов, адресуемы 38 | QuTech/TU Delft | D[2] |
Доминирующий член: охват адресации. Ни одно из устройств не опубликовало двухкубитного гейта по разделяемой линии.
Производство, материалы и цепочка поставок
Оба устройства — гетероструктуры Ge/SiGe, изготовленные в университетской чистой комнате, а не на 300 mm линии, и ни одна фабрика (foundry) не анонсировала кроссбарного шага техпроцесса по состоянию на 4 сентября 2026 г.; ближайшая поименованная компетенция — подразделение Quantum Technology Solutions в GlobalFoundries с криогенными управляющими ИС и корпусированием C[3]. Нагрузка на управление здесь и есть суть дела, а её цена всплывает в виде секвенирования: за раз выбираются одна строка и один столбец, поэтому на 10³ тайлах параллельная работа требует декодирования на кристалле, а на 10⁴–10⁶ стеной становится полоса адресации, а не число разъёмов. Демультиплексор внутри массива до сих пор не продемонстрирован.
Роль в стеке
Требует носителя «спин в квантовой точке, задаваемой затворами»; заменяет разводку «одна линия на электрод»; конфликтует с калибровкой обмена для каждой пары, поскольку разделяемый барьер не может одновременно подать независимо настроенный импульс на все пары. Относится к пути платформы «спины на квантовых точках кремния и германия». Его вклад в такт — секвенирующий множитель к производному такту = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс (здесь 8.5 µs, задан считыванием), не измеренный ни в одной публикации. Верификация: 1,058 — это ёмкость по узлам, а не число кубитов, и ни один кроссбар не опубликовал двухкубитной точности (fidelity), цифры перекрёстных наводок или воспроизведения. Часто цитируемый здесь результат «работают только некоторые пары» — гейт выполнен на одной паре из четырёх на восьмикубитном 300 mm устройстве imec D[4] — получен на индивидуальной разводке, а не на кроссбаре.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech/TU Delft | исследования | Нидерланды | Изготовили оба кроссбарных устройства, включая QARPET | D[2] |
| Groove Quantum | разработчик | Нидерланды | Коммерциализирует платформу германиевых точек | G |
| GlobalFoundries | поставщик | США | Криогенные управляющие ИС и корпусирование | C[3] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Аппаратура секвенирования для адресации по разделяемым линиям | C[5] |
Деньги. 2026-04-30 · Groove Quantum · венчурный раунд · €16 M · инвесторы не раскрыты · €26 M накопленным итогом · закрыт G. 2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS · $375 M · US Commerce · необязывающее G.
Рынок и цепочка поставок. Поставщика оборудования, специфичного для кроссбаров, не существует; схема задаёт, сколько линий в криостате нужно массиву, и тем самым делает криогенные управляющие ИС спорным слоем C[3]. Работает только на G3 и G4 — ниже ~10³ точек индивидуальная разводка дешевле и лучше охарактеризована.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по кроссбарам в поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. не найдено; принцип разделяемой линии — это адресация по словарным линиям в серийной памяти, давно вышедшая из-под патентов.
Дорожные карты и послужной список. QuTech (2026-02-12 · QARPET как общий чип для бенчмаркинга · поставлен, дорожной карты масштабирования нет) D[2]. Дорожная карта Diraq до 2029 не называет никакой схемы разводки RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Демонстрации скромны и изложены честно; ни один поставщик не взял на себя обязательств по кроссбару.
Стратегическое прочтение. Если кроссбары масштабируются, рычаг влияния сместится от поставщиков стоечной электроники к той фабрике (foundry), которая сумеет разместить демультиплексоры при милликельвинах; если однородность их заблокирует, победит разводка «одна линия на кубит» с холодным мультиплексированием — маршрут HRL/IBM, — и стоечные поставщики сохранят свои позиции.
Открытая ниша: для перекрёстных наводок по разделяемой линии не опубликовано протокола характеризации; бенчмарк, отделяющий когерентную ошибку, коррелированную по строкам и столбцам, от локального зарядового шума на чипе класса QARPET, — небольшой и хорошо определённый QCVV-продукт.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе за 12–24 месяца: два тайла, на которых гейты выполнены независимо через одну разделяемую линию; опубликованная цифра перекрёстных наводок; кроссбарный шаг техпроцесса на фабрике к 2027. Лучший случай к 2029: демультиплексирование на кристалле адресует >10⁴ точек сотнями линий. Худший случай: кроссбары остаются демонстрацией разводимости, а побеждает холодное мультиплексирование при разводке на каждый кубит. Открыто: (1) какая доля тайлов остаётся адресуемой по мере роста массивов; (2) ломает ли коррелированная по строкам ошибка допущения декодеров; (3) укладываются ли демультиплексоры в милликельвиновый бюджет мощности.
Источники
[1] F. Borsoi, N. W. Hendrickx, G. Scappucci, M. Veldhorst et al. (QuTech/TU Delft) · "Shared control of a 16 semiconductor quantum dot crossbar array" · Nature Nanotechnology · 2024-01 (online 2023-08-28) · https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3 D
[2] M. Tosato, S. Elsayed, G. Scappucci et al. (QuTech/TU Delft) · "QARPET: crossbar chip for benchmarking semiconductor spin qubits" · Nature Electronics · 2026-02-12 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01569-5 D
[3] GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions" · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[4] R. Nickl, T. Dumoulin Stuyck, W. Steinacker et al. (Diraq/imec) · eight-qubit 300 mm SiMOS device, two-qubit gate on one of four pairs · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 D
[5] Quantum Machines · "Semiconductor spin qubits" — OPX1000, QDAC-II, QSwitch · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ C
Открытые пункты верификации
Ни одна публикация по кроссбарам не даёт двухкубитной точности или цифры перекрёстных наводок по разделяемой линии, поэтому конфликт с калибровкой обмена для каждой пары выводится из схемы адресации, а не измерен. Инвесторы Groove Quantum и обозначение раунда не указаны ни в одном использованном здесь источнике. Цифра 1,058 для QARPET — это ёмкость по узлам; наибольшее измеренное подмножество — 40 тайлов.
Ion-chain motional bus (all-to-all in chain)
A shared collective motional mode entangles any pair in one trap, giving genuine all-to-all connectivity at the price of gate time growing with chain length.
Verdict. Real all-to-all to ~30 benchmarked ions and ~100 claimed; IonQ's 10,000-ions-on-one-chip target for 2027 has no published heating, gate-time or mode-spectrum data behind it.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Ions in one trap share collective motional modes; a spin-dependent force through a shared mode entangles any pair without moving them, so connectivity is all-to-all by construction. Cirac–Zoller (1995) and Mølmer–Sørensen (1999) gave the mechanism; chain gates date from 2003.
Bus mobility, one shared mode, no transport; MEMS-adjacent trap fabrication.
No control modality or readout of its own; coherent error — mode addressing and heating, not loss.
Physics & limits
N ions carry N motional modes in a fixed bandwidth, so mode spacing falls as ~1/N: a gate must resolve one mode spectrally, costing time, or close all with shaped pulses, costing power and calibration. Gate time therefore rises with chain length — 550–883 µs, median 672 µs, on a 30-ion chain against 110 µs for one qubit D[2]. Electrode noise heats the shared mode, and error grows with N as every pair borrows the same excitation. Above a critical anisotropy the chain buckles into a zigzag: long chains need weak axial confinement, hence lower frequencies and slower gates. The floor moves with laser-free electronic gates (2Q 8.4×10⁻⁵ D[3]) and shaped pulses.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-08 | 30-ion chain, 435 pairs benchmarked; MS 550–883 µs | IonQ Forte | D[2] |
| 2024 | 512-ion 2D crystal, analog only | Tsinghua | D[8] |
| 2025-10 | 2Q error 8.4×10⁻⁵, electronic gate, no cooling | IonQ/Oxford Ionics | D[3] |
| 2026-06 | [[18,4,3]] qLDPC memory break-even, 3.95±0.68 s vs 3.3±0.9 s | IonQ | D[6] |
Tempo: 100 ions, #AQ 64, no gate time C[1]. Dominant term: gate time, not fidelity.
Manufacturing, materials & supply chain
IonQ closed its SkyWater acquisition on 2026-07-31, naming microfabricated-trap fabs in Minnesota, Florida and Texas, no wafer size or node disclosed CG. Control splits two ways: laser MS gates need several wavelengths and per-ion optics; electronic gates use on-chip current and microwave lines. At 10³ ions the wall is the mode spectrum, not wiring: the answer is many short chains joined by shuttling or photonics — IonQ's first two-system entanglement (2026-04-14) disclosed no rate or fidelity CG. Export exposure is by qubit count under ECCN 4A906; no rule names ion traps G[12].
Role in the stack
Requires nothing; provides the non-local checks bivariate-bicycle qLDPC and high-rate transversal codes assume, as IonQ's [[18,4,3]] break-even memory shows D[6]. It competes with QCCD shuttling, which buys chain length with transport time: Helios gets all-to-all from a ring plus junction at ~55 ms per full-width layer, transport ~60% of H2 runtime D[7]. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 1.5×10⁻³ s, gate layers 1.4 ms of it. Verification: Forte's figure is an all-pairs benchmark over 435 pairs, so position effects are visible; Tempo publishes #AQ 64 and "99.9% fidelity" with no gate time or per-pair data — a disclosure gap, not a dispute.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | developer | US | Forte and Tempo chains; owns SkyWater | C[1] |
| Oxford Ionics | developer | UK | Electronic laser-free gates; IonQ unit | D[3] |
| Quantinuum | developer | US/UK | Rival transport architecture | D[7] |
| eleQtron | developer | Germany | MAGIC microwave ion control | C[11] |
Money. 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · 1.075 B USD · closed G. 2025-10-12 · IonQ · equity · 2.0 B USD at 93/share · closed G. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · up to 15 M each · IonQ and Quantinuum among eleven G[10]. 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M · closed C[11]. 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater · ~1.8 B USD · closed G. 2026-08 · IonQ · Q2-2026 revenue 80.1 M (+287% YoY), cash $3.0 B C[4].
Market & supply chain. The bus buys a trap chip, lasers or microwave lines and one vacuum system; concentration risk sits with narrowband laser and AOM vendors, whom electronic gates remove. It pays into G3 and G5.
IP & standards. PatSnap names IonQ the filing leader on motional-mode engineering PG; no standards body.
Roadmaps & track record. (2025-06 · for 2026 · 256 qubits at 99.99% · slipped to H1 2027); (for 2027 · 10,000 on one chip · no heating data); (for 2030 · 2 M physical) R[9]. Fidelity claims land, scale dates do not: the 2020 roadmap promised 4,000 qubits by 2026, missed ~40×.
Strategic reading. If chain all-to-all holds to a few hundred ions, ion vendors keep the connectivity advantage that makes high-rate codes cheap, and IonQ's owned fabs speed trap iteration. If not, the bus is a module-internal detail and value moves to interconnects.
Open niche: An all-pairs benchmark of a large chain, reporting fidelity and gate time by ion position, is publishable QCVV using only cloud access.
Outlook & open questions
Confirm if IonQ publishes Tempo gate times and per-pair fidelities, or ships 256 qubits in H1 2027; demote if disclosure stays headline-only. Best case 2029: electronic gates on owned-fab traps carry chains past 100 ions. Worst case: chains stall near 30–50 ions. Open: how does mode heating scale at 100 ions?
Sources
[1] IonQ — Tempo system page — company product page C — accessed 2026-09-04 — https://ionq.com/quantum-systems/tempo
[2] IonQ — benchmarking a 30-ion chain over all 435 pairs (Forte) — arXiv D — 2023-08-09 — https://arxiv.org/abs/2308.05071
[3] IonQ / Oxford Ionics — 2Q error 8.4×10⁻⁵ with electronic gates — arXiv D — 2025-10-20 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[4] IonQ — "IonQ announces record second quarter 2026 revenues, growing 287% YoY" — company newsroom C — 2026-08 — https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy
[5] IonQ — "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology" — company newsroom C — 2026-07-31 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[6] Tham, Goldman, Debnath et al. (IonQ) — "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" — arXiv D — 2026-06-04 — https://arxiv.org/abs/2606.06455
[7] Quantinuum — Helios system paper — arXiv D — 2025-11 — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[8] Tsinghua — 512-ion two-dimensional crystal for analog simulation — Nature D — 2024 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0
[9] IonQ — accelerated roadmap — company blog R — 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[10] DARPA — QBI Stage B selection — official G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[11] eleQtron — €57 M Series A — company newsroom C — 2026-05-05 — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[12] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) — Federal Register G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
Open verification items
Tempo's 2Q gate time and per-pair fidelity: not published; only #AQ 64 and a "99.9% fidelity" headline. KISTI's Tempo-100 contract value: undisclosed in the sources found, so the deployment is omitted from the ledger. No published heating, mode-spectrum or interconnect data reconciles IonQ's 10,000-ions-on-one-chip 2027 target with the chain-length trade-off. The 100-ion Tempo chain is a company claim; the largest independently benchmarked chain remains 30 ions.
Колебательная шина ионной цепочки (полная связность внутри цепочки)
Общая коллективная колебательная мода запутывает любую пару ионов в одной ловушке, давая настоящую полную связность ценой роста времени гейта с длиной цепочки.
Вердикт. Настоящая полная связность до ~30 ионов по результатам бенчмарков и до ~100 по заявлениям; за целью IonQ «10,000 ионов на одном чипе» к 2027 году не стоит никаких опубликованных данных ни по нагреву, ни по времени гейта, ни по спектру мод.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Ионы в одной ловушке разделяют общие коллективные колебательные моды; спин-зависимая сила через общую моду запутывает любую пару, не сдвигая ионы, так что связность полная по построению. Механизм задали Цирак и Цоллер (1995) и Мёльмер и Сёренсен (1999); гейты в цепочке ведут отсчёт с 2003 года.
Подвижность шинного типа, одна общая мода, транспорта нет; изготовление ловушек по технологии, родственной MEMS.
Ни собственной модальности управления, ни собственного считывания; ошибка когерентная — адресация мод и нагрев, а не потери.
Физика и пределы
N ионов несут N колебательных мод в фиксированной полосе, поэтому расстояние между модами падает как ~1/N: гейт обязан либо разрешить одну моду спектрально, платя за это временем, либо замкнуть все моды формованными импульсами, платя мощностью и калибровкой. Поэтому время гейта растёт с длиной цепочки — 550–883 µs, медиана 672 µs, на цепочке из 30 ионов против 110 µs для одного кубита D[2]. Шум электродов нагревает общую моду, и ошибка растёт с N, поскольку каждая пара занимает одно и то же возбуждение. Выше критической анизотропии цепочка теряет устойчивость и сворачивается в зигзаг: длинные цепочки требуют слабого аксиального удержания, а значит более низких частот и более медленных гейтов. Пол сдвигают безлазерные электронные гейты (2Q 8.4×10⁻⁵ D[3]) и формованные импульсы.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-08 | Цепочка из 30 ионов, бенчмарк по 435 парам; MS 550–883 µs | IonQ Forte | D[2] |
| 2024 | 2D-кристалл из 512 ионов, только аналоговый режим | Tsinghua | D[8] |
| 2025-10 | Ошибка 2Q 8.4×10⁻⁵, электронный гейт, без охлаждения | IonQ/Oxford Ionics | D[3] |
| 2026-06 | Безубыточность (break-even) qLDPC-памяти [[18,4,3]], 3.95±0.68 s против 3.3±0.9 s | IonQ | D[6] |
Tempo: 100 ионов, #AQ 64, времени гейта нет C[1]. Доминирующий член: время гейта, а не точность (fidelity).
Производство, материалы и цепочка поставок
IonQ закрыла сделку по приобретению SkyWater 2026-07-31, назвав фабрики микроизготовленных ловушек в Миннесоте, Флориде и Техасе, без раскрытия размера пластины и техпроцесса CG. Управление разветвляется надвое: лазерные MS-гейты требуют нескольких длин волн и оптики на каждый ион; электронные гейты используют токовые и микроволновые линии на кристалле. При 10³ ионах стеной становится спектр мод, а не разводка: ответ — множество коротких цепочек, соединённых перемещением ионов (shuttling) или фотоникой; первое запутывание IonQ между двумя системами (2026-04-14) не раскрыло ни скорости, ни точности CG. Экспортная уязвимость определяется числом кубитов по ECCN 4A906; ионные ловушки не названы ни в одном правиле G[12].
Роль в стеке
Не требует ничего; обеспечивает те нелокальные проверки, которые предполагают двумерные велосипедные (bivariate bicycle) qLDPC и высокоскоростные коды с трансверсальными гейтами, что и показывает безубыточная память [[18,4,3]] от IonQ D[6]. Он конкурирует с перемещением ионов в QCCD, которое покупает длину цепочки временем транспорта: Helios получает полную связность из кольца и соединительного узла при ~55 ms на слой полной ширины, причём транспорт занимает ~60% времени работы H2 D[7]. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 1.5×10⁻³ s, из них 1.4 ms — слои гейтов. Верификация: показатель Forte — это бенчмарк по всем 435 парам, поэтому позиционные эффекты видны; для Tempo публикуются #AQ 64 и «точность 99.9%» без времени гейта и без данных по парам — это пробел в раскрытии, а не спор.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | разработчик | США | Цепочки Forte и Tempo; владеет SkyWater | C[1] |
| Oxford Ionics | разработчик | Великобритания | Электронные безлазерные гейты; подразделение IonQ | D[3] |
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Конкурирующая транспортная архитектура | D[7] |
| eleQtron | разработчик | Германия | Микроволновое управление ионами MAGIC | C[11] |
Деньги. 2025-09-17 · IonQ · сделка M&A, Oxford Ionics · 1.075 B USD · закрыта G. 2025-10-12 · IonQ · размещение акций · 2.0 B USD по 93/share · закрыто G. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · до 15 M каждому · IonQ и Quantinuum среди одиннадцати G[10]. 2026-05-05 · eleQtron · раунд A · €57 M · закрыт C[11]. 2026-07-31 · IonQ · сделка M&A, SkyWater · ~1.8 B USD · закрыта G. 2026-08 · IonQ · выручка за 2-й квартал 2026 80.1 M (+287% г/г), денежные средства $3.0 B C[4].
Рынок и цепочка поставок. Шина покупает чип ловушки, лазеры или микроволновые линии и одну вакуумную систему; риск концентрации лежит на поставщиках узкополосных лазеров и AOM, которых электронные гейты устраняют. Работает на G3 и G5.
ИС и стандарты. PatSnap называет IonQ лидером по числу заявок в области инженерии колебательных мод PG; органа стандартизации нет.
Дорожные карты и послужной список. (2025-06 · на 2026 г. · 256 кубитов с точностью 99.99% · сдвинуто на H1 2027); (на 2027 г. · 10,000 на одном чипе · данных по нагреву нет); (на 2030 г. · 2 M физических) R[9]. Заявления по точности сбываются, сроки по масштабу — нет: дорожная карта 2020 года обещала 4,000 кубитов к 2026 году, промах примерно в 40 раз.
Стратегическое прочтение. Если полная связность в цепочке удержится до нескольких сотен ионов, ионные поставщики сохранят преимущество по связности, которое делает высокоскоростные коды дешёвыми, а собственные фабрики IonQ ускорят итерации по ловушкам. Если нет, шина становится внутримодульной деталью, и стоимость перемещается в интерконнекты.
Открытая ниша: Бенчмарк по всем парам длинной цепочки с публикацией точности и времени гейта в зависимости от позиции иона — это публикуемый QCVV, требующий лишь облачного доступа.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение, если IonQ опубликует времена гейтов Tempo и точности по парам либо поставит 256 кубитов в H1 2027; понижение, если раскрытие останется на уровне заголовков. Лучший случай к 2029: электронные гейты на ловушках собственного производства выводят цепочки за 100 ионов. Худший случай: цепочки застревают на 30–50 ионах. Открытый вопрос: как масштабируется нагрев мод при 100 ионах?
Источники
[1] IonQ — Tempo system page — company product page C — accessed 2026-09-04 — https://ionq.com/quantum-systems/tempo
[2] IonQ — benchmarking a 30-ion chain over all 435 pairs (Forte) — arXiv D — 2023-08-09 — https://arxiv.org/abs/2308.05071
[3] IonQ / Oxford Ionics — 2Q error 8.4×10⁻⁵ with electronic gates — arXiv D — 2025-10-20 — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[4] IonQ — "IonQ announces record second quarter 2026 revenues, growing 287% YoY" — company newsroom C — 2026-08 — https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy
[5] IonQ — "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology" — company newsroom C — 2026-07-31 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[6] Tham, Goldman, Debnath et al. (IonQ) — "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" — arXiv D — 2026-06-04 — https://arxiv.org/abs/2606.06455
[7] Quantinuum — Helios system paper — arXiv D — 2025-11 — https://arxiv.org/abs/2511.05465
[8] Tsinghua — 512-ion two-dimensional crystal for analog simulation — Nature D — 2024 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0
[9] IonQ — accelerated roadmap — company blog R — 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[10] DARPA — QBI Stage B selection — official G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[11] eleQtron — €57 M Series A — company newsroom C — 2026-05-05 — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/
[12] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) — Federal Register G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
Открытые пункты верификации
Время 2Q-гейта и точности по парам для Tempo не опубликованы; есть только #AQ 64 и заголовочная «точность 99.9%». Сумма контракта KISTI на Tempo-100 в найденных источниках не раскрыта, поэтому это внедрение в перечень сделок не внесено. Ни одни опубликованные данные по нагреву, спектру мод или интерконнектам не согласуют цель IonQ «10,000 ионов на одном чипе» к 2027 году с компромиссом по длине цепочки. Цепочка Tempo из 100 ионов — заявление компании; крупнейшей независимо протестированной цепочкой остаются 30 ионов.
Cryo-CMOS controller (4 K / mK)
Commercial CMOS ASICs inside the cryostat that synthesise qubit control waveforms and bias next to the qubits, replacing room-temperature racks and their coaxial lines.
Verdict. Proven end-to-end on 18 spin qubits and at room-temperature parity on 156 transmons for flux only; the binding constraint is milliwatts per qubit against a 2 W 4 K plant. Demote if nothing drives >50 qubits end-to-end by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A cryo-CMOS controller is a silicon ASIC on a cold plate in the refrigerator, generating microwave, flux and gate-bias waveforms next to the qubits. Nothing quantum happens in it: the gain is thermal and topological. It became hardware with Horse Ridge (Intel/QuTech, 22 nm FinFET, 4 K, 2019–2020) C[8] and Gooseberry (Microsoft/Sydney, 100 mK) D[4].
Coordinates (a affinity; b time; c readout; d mobility; e control @ placement; f error structure; g manufacturing):
- a = 1.0, wholly fabricated; a foundry part, not a carrier.
- b = none; it holds no quantum state.
- c = none; it serves the host's readout.
- d = none; fixed to a cold plate.
- e = microwave @ 4 K; placement is the technology.
- f = coherent: amplitude, phase, timing, crosstalk.
- g = CMOS, 130 nm to 14 nm.
Rank 5 of 96; a hub reaching superconducting and spin paths.
Physics & limits
The floor is a heat budget, not a coherence time. Plants are small: 2 W at 4 K (Bluefors XLD1000sl), 24 W (IBM Goldeneye concept), 200 W (Fermilab Colossus) S[6]. The only power attached to a working two-qubit gate is IBM's 23 mW per qubit D[2]; the same review's optimistic case is 5 mW, its lowest demonstrations under 2 mW S[6]. A 2 W plant thus holds ~87 qubits at 23 mW, ~1,000 at 2 mW.
At millikelvin the regime changes kind: baseband, duty-cycled cells that hold a gate voltage and refresh it — 18 nW per cell for 100 mV pulses at 100 mK D[4], ~20 nW MHz⁻¹ per cell at 7 mK D[3].
Failure is coherent: drift and quantisation become rotation-angle error — a Delft converter drifted 60 µV/s to 18 mV/s C[7] — jitter becomes over-rotation, finite isolation crosstalk. The stochastic channel is back-action, worth 0.07% of single-qubit fidelity D[3]. The floor moves with a cold-characterised process C[12] or superconducting logic at ~1.6 µW/qubit S[6].
Engineering state of the art
Best demonstrated: HRL's 130 nm RF CMOS controller at 4 K — ≤3.5 W, 366 DACs, a 250 MHz sequencer — driving 54 dots as 18 exchange-only qubits at mean single-qubit error 2×10⁻⁴ and mean CNOT 3×10⁻³ (best reproducible 9×10⁻⁴), closing a distance-5 repetition code at 5.0×10⁻³ over 200 rounds, Λ₅/₃ = 4.7, with nothing warm in the loop D[1] G. IBM ran 14 nm flux-bias ASICs on a 156-qubit Heron R2 at median two-qubit error ≈2.3×10⁻³, parity with warm electronics on the same processor C[5]. Typical at scale: none — everything above ~10 qubits runs from warm racks DP · 2026-03-10">G.
| Year | Figure | Who | Tag | Src |
|---|---|---|---|---|
| 2021-01-25 | 100 mK, 18 nW/cell, 100 mV pulses | Microsoft | D | [4] |
| 2024-02-14 | Gate from 4 K: 23 mW/qubit, 1Q 8×10⁻⁴ | IBM | D | [2] |
| 2025-06-25 | 7 mK, ~20 nW MHz⁻¹/cell, 0.07% fidelity cost | Sydney | D | [3] |
| 2026-03-16 | Flux ASICs, 156 qubits, median 2Q 2.3×10⁻³ | IBM | C | [5] |
| 2026-07-29 | ≤3.5 W, 366 DACs, 18 qubits, Λ₅/₃ = 4.7 | HRL | D | [1] |
Dominant term: channel-to-channel non-uniformity — mean CNOT 3×10⁻³ against best reproducible 9×10⁻⁴, ~80% of it extrinsic, from control and calibration D[1].
Manufacturing, materials & supply chain
No exotic process; the difficulty is a commercial node run 300 K outside its qualified range: 130 nm RF CMOS (HRL) D[1], 14 nm FinFET (IBM) D[2], 22 nm FinFET (Horse Ridge, Delft converters) C[8][7], 28 nm FDSOI (Gooseberry, Sydney) D[4][3], 22FDX (Equal1) C[15]. The scarce input is the model, not the wafer: design kits stop at −40 °C, so actors keep private cryogenic models or buy a cryo-optimised process — SemiQon quotes 0.32 mV/dec subthreshold swing at 420 mK against ~60 mV/dec at 300 K C[12]. Yield and cost per channel are unpublished. Concentration sits in foundries willing to run unqualified corners and in dilution refrigerators CC · 2026-06-16">G. Export exposure is direct: the BIS rule of 2024-09-06 created ECCN 3A901.a for CMOS circuits "designed to operate at an ambient temperature equal to or less (better) than 4.5 K", catching this node by design intent rather than performance, beside controls on refrigerators and cryogenic probers G[11] G. The controlled item can therefore be a design file.
Control, readout & I/O burden
HRL removed warm waveform generation, but the cable count did not fall: 296 lines for 18 qubits, ~16 each — the win was the rack, not the wiring D[1]. The wiring win is a millikelvin one, where demultiplexing turns N terminals into ~log N inputs: Pando Tree's 64 terminals at 10–20 mK C[9], Delft's 648 devices from 96 voltages under 120 µW C[7]. Latency is the second argument: 200 code rounds closed with nothing warm in the loop D[1], against 3.84 µs mean round trip on a warm GPU link G. The walls follow the heat budget: 10³ qubits needs the sub-2 mW class on a 2 W plant; 10⁴ needs Goldeneye- or Colossus-class cooling at ≤5 mW/qubit; 10⁶ means ~90 modules of 10,000 qubits dissipating 50 W each at 4 K — outside anything sold in 2026 S[6].
Role in the stack
Two paths: superconducting transmons (IBM, Google, IQM) and silicon or germanium quantum-dot spins (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL, Quobly, Equal1). It requires a 300 mm CMOS foundry — a dependency spins already carry, so they get cryo-CMOS as a by-product while superconducting vendors fund it separately. It provides the cold digital substrate a cryogenic decoder needs: a 4 K predecoder costed under 0.56 mW for 3,780× syndrome-bandwidth reduction SS · 2025-12-10">G. It replaces room-temperature control, the only part of this layer with revenue, and competes with single-flux-quantum control, published above 99% at millikelvin DP · 2026-03-10">G; switching buys cold silicon on an 18–24-month tape-out loop, paid for in cooling budget that would otherwise buy qubits. The off-diagonal reading is the cold-fabrication corner: a non-quantum object whose only distinguishing coordinate is placement at 4 K. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset; this node does not bind it — 4.0 ns sequencer granularity D[1] against a 0.65 µs round whose largest term is 282 ns of readout. Empty slots next door: a cryogenic readout digitiser and a standard cold digital interface.
Verification (QCVV)
Every headline number is measured through the qubit, never on the controller: interleaved randomized benchmarking, whose 1.71 and 17.51 instructions per Clifford (single- and two-qubit) must accompany any comparison D[2]; repetition-code Λ scaling across distances 3 and 5 for HRL D[1]; and, for IBM's 2026 flux result, an A/B comparison against warm electronics on the same processor — the right design, and the rarest.
Randomized benchmarking averages over Cliffords and is blind to slow coherent drift, so converter drift C[7] appears in no RB number; back-action, duty-cycle transients, channel non-uniformity and cold reliability need bespoke measurements D[3]. Replication is reasonable at 4 K (IBM, HRL) and at millikelvin (Microsoft, Sydney, Delft, QuTech C[25]).
Conflicts: IBM's 23 mW per qubit D[2] against 5 mW and under 2 mW S[6] are different quantities — active versus idle, drive-only versus full chain — with no common definition; 23 mW is used here as the only figure tied to a working gate. Equal1's fidelity figures are product-page claims C[15] against a published six-qubit device at 0.3 K G.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with it | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | developer | US | 4 K controller sequencing 18 qubits | D[1] G |
| IBM Quantum | developer | US | 14 nm flux ASICs; buying HRL | D[2] C[5][16] |
| Intel | developer | US | Horse Ridge, Pando Tree | C[9] G |
| Microsoft | research | US | Gooseberry at 100 mK; charge-lock patent | D[4] G[17] |
| University of Sydney | research | AU | mK CMOS driving Diraq spins | D[3] |
| Equal1 | developer | IE | Qubits and control on one die | C[15] G |
| Quantum Machines | supplier | IL | Warm racks this node displaces | C[21] |
Money.
- 2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · 170 M · PSG Equity · 280 M cumulative C[21]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · eleven teams incl. IBM, Diraq G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries; Diraq · CHIPS letters of intent · 375 M; 38 M · LOI G
- 2026-07-02 · SEEQC · S-1 for Nasdaq beside an Allegro merger · 1 B enterprise value, 65 M PIPE C[23] P[24]; SPAC merger terminated 2026-08-25, S-1 continues G
- 2026-07-23 · IBM · acquires HRL Laboratories · undisclosed · closing end Q3 2026 C[16] G
Market & supply chain. Nobody sells a cryo-CMOS controller as of 3 Sep 2026; the layer's revenue is warm racks from Quantum Machines, Zurich Instruments, Keysight and QBLOX, and Quantum Machines alone has raised 280 M C[21][22]. Cryo-CMOS itself is captive R&D; merchant offers are pre-revenue: SemiQon, FrostByte (€1.3 M) and Rhonexum (1 M) C[12][13] P[14]. G3, G4 and G7 pay for it; G1, G2 and G5 do not.
IP & standards. Microsoft Technology Licensing holds US 11,838,022 on the cryogenic-CMOS qubit interface (granted 2023-12-05), the charge-lock architecture behind Gooseberry G[17]; MIT holds US 12,705,525 on baseband pulsing (2026-08-11) G[18]; Intel's closed-loop calibration filing is an application only G[19]. No database publishes a dated family count P[20]. Standards: none, and no agreed power-per-qubit definition.
Roadmaps & track record.
- Intel: 2020-12-03 · Horse Ridge II for scaled spin systems · no successor G.
- Microsoft: 2021-01-27 · Gooseberry to "thousands of qubits" · not delivered C[10].
- IBM: 2024-02-14 · cryo-CMOS as the route to scalable control · partly delivered, flux only D[2] C[5].
- HRL: 2026-04-17 · a processor with no warm waveform generators · delivered D[1].
Credibility: HRL alone named a dated deliverable and shipped it, and IBM bought it; IBM publishes A/B comparisons, not headline claims; Intel has no peer-reviewed fidelity on a Horse Ridge part; Microsoft's line is five years dormant.
Strategic reading. Winners if cold control becomes standard: integrated CMOS houses — IBM with HRL, Intel if it re-engages — and spin companies whose qubits and controllers share a line. Losers: warm-rack vendors, protected only while nobody below a thousand qubits needs an ASIC. The substitution threat is single-flux-quantum control, three orders cheaper per qubit S[6] and now financing itself publicly at $1 B P[24]. Bargaining power stays with platform vendors; the scarce supplier is the refrigerator maker.
Open niche: the missing instrument is controller-side QCVV. Every number above is measured through the qubit, so no protocol separates the controller's drift from the qubit's own; a small QCVV/SFQ company could sell cold-controller characterisation — converter drift, channel amplitude and phase non-uniformity, back-action heating against duty cycle, and the controller's share of the error budget.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if IBM publishes a peer-reviewed full chain — drive, flux and readout — on ≥100 superconducting qubits at warm-rack parity; if the HRL controller reappears inside IBM above 18 qubits; if anyone reports a defined power per qubit below 5 mW at 4 K under load. Demote if by end-2027 nothing drives more than about fifty qubits end-to-end in a peer-reviewed result and Heron-class systems still ship warm racks. Best case by 2029: cold control standard on spin machines and IBM's flux path, a 10,000-qubit module on one 4 K plant at ≤5 mW/qubit. Worst case: the budget stays binding, single-flux-quantum logic takes the superconducting path, and cryo-CMOS survives only as millikelvin biasing for spins.
Open questions: (1) a defensible power-per-qubit definition? (2) will a foundry qualify a cryogenic corner? (3) does controller drift dominate below 10⁻⁴ qubit error? (4) must per-qubit power fall, or can the plant grow tenfold? (5) will IBM keep HRL's 130 nm design? Watch ISSCC 2027, IBM's post-acquisition disclosures, and any 4 K plant marketed above 20 W.
Sources
[1] Ziegler, A. et al. (HRL Laboratories) · A digitally controlled silicon quantum processing unit · arXiv:2604.16216; Nature (2026-07-29) · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[2] Underwood, D. et al. (IBM Quantum) · Using Cryogenic CMOS Control Electronics to Enable a Two-Qubit Cross-Resonance Gate · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02-14 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
[3] Bartee, S. K. et al. (Univ. of Sydney, Diraq, UNSW, Keio) · Spin-qubit control with a milli-kelvin CMOS chip · Nature 643 (8071) · 2025-06-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x
[4] Pauka, S. J. et al. (Microsoft Quantum Sydney, Purdue) · A cryogenic CMOS chip for generating control signals for multiple qubits · Nature Electronics 4, 64–70 · 2021-01-25 · https://www.nature.com/articles/s41928-020-00528-y
[5] C Noori, A. et al. (IBM) · A Cryo-CMOS Control System for Large-Scale Superconducting Qubit Quantum Computing: Part 2 · APS Global Physics Summit 2026 abstract · 2026-03-16 · https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2
[6] Kawabata, S. (Hosei University) · Integration and Resource Estimation of Cryoelectronics for Superconducting Fault-Tolerant Quantum Computers · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 · https://arxiv.org/abs/2601.03922
[7] C Bluefors with TU Delft (Sebastiano et al.) · Researchers Develop Millikelvin Cryo-CMOS System for Large-Scale Quantum Devices — IEEE Transactions on Quantum Engineering, DOI 10.1109/TQE.2025.3580377 · 2025-07-09 · https://bluefors.com/news/researchers-develop-millikelvin-cryo-cmos-system-for-large-scale-quantum-devices/
[8] C Intel Corporation · Intel Debuts 2nd-Gen Horse Ridge Cryogenic Quantum Control Chip · press release · 2020-12-03 · https://www.intc.com/news-events/press-releases/detail/1429/intel-debuts-2nd-gen-horse-ridge-cryogenic-quantum-control
[9] C Intel Corporation · Intel's Millikelvin Quantum Research Control Chip Provides Denser Integration with Qubits (Pando Tree) · Intel blog · 2024-06-20 · https://community.intel.com/t5/Blogs/Tech-Innovation/Data-Center/Intel-s-Millikelvin-Quantum-Research-Control-Chip-Provides/post/1608558
[10] C Microsoft Research · Full stack ahead: Pioneering quantum hardware allows for controlling up to thousands of qubits at cryogenic temperatures · 2021-01-27 · https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/full-stack-ahead-pioneering-quantum-hardware-allows-for-controlling-up-to-thousands-of-qubits-at-cryogenic-temperatures/
[11] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies (ECCN 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[12] C SemiQon · SemiQon Cryo-CMOS · company technology page, accessed 2026-09-03 · https://www.semiqon.com/technology/semiqon-cryo-cmos
[13] C QuTech · QuTech spinoff FrostByte raises €1.3 million for cryo-electronics for scalable quantum computers · 2026-05-11 · https://qutech.nl/2026/05/11/qutech-spinoff-frostbyte-raises-e1-3-million-for-cryo-electronics-for-scalable-quantum-computers/
[14] P Quantum Computing Report · Rhonexum Raises $1M Pre-Seed to Solve the Quantum Cabling Bottleneck via Cryo-CMOS · trade press · 2026-03-18 · https://quantumcomputingreport.com/rhonexum-raises-1m-pre-seed-to-solve-the-quantum-cabling-bottleneck-via-cryo-cmos/
[15] C Equal1 · UnityQ technology page · company website, accessed 2026-09-03 · https://www.equal1.com/technology
[16] C IBM · IBM to acquire HRL Laboratories to power the future of quantum · newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[17] G USPTO (via Justia Patents) · US 11,838,022, Cryogenic-CMOS interface for controlling qubits, Microsoft Technology Licensing LLC (Das, Moini, Reilly), filed 2019-12-05 · granted 2023-12-05 · https://patents.justia.com/patent/11838022
[18] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,705,525, Scalable control of quantum bits using baseband pulsing, Massachusetts Institute of Technology (Oliver, Gustavsson), filed 2023-02-08 · granted 2026-08-11 · https://patents.justia.com/patent/12705525
[19] G USPTO (via Justia Patents) · US 2026/0187510 A1, Technologies for closed-loop qubit calibration, Intel Corporation, filed 2024-12-27 · published 2026-07-02 · https://patents.justia.com/patent/20260187510
[20] P PatSnap · Cryo-CMOS technology landscape 2026 · vendor analytics blog · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/cryo-cmos-technology-landscape-2026/
[21] C Quantum Machines · Quantum Machines Raises 170 Million in Series C Funding (PSG Equity; Intel Capital, Red Dot Capital Partners; 280 M total raised) · press release · 2025-02-25 · https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
[22] C Quantum Machines · Quantum Machines Expands with Second European Acquisition (PCB Engineering, Hungary) · press release · 2026-06-17 · https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-acquisition-pcb-engineering/
[23] C SEEQC · SEEQC Files Registration Statement for Proposed Initial Public Offering (Nasdaq: SEQC) · Business Wire · 2026-06-29 · https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering
[24] P Quantum Computing Report · SEEQC Files Form S-1 for Nasdaq IPO Parallel to Ongoing Allegro Merger Process (1 B enterprise value, 65 M PIPE; filed 2026-07-02) · trade press · 2026-07 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-files-form-s-1-for-nasdaq-ipo-parallel-to-ongoing-allegro-merger-process/
[25] C QuTech · Scalable diamond quantum computing with cryogenic chip integration (ISSCC 2026; funded by Fujitsu) · 2026-02-17 · https://qutech.nl/2026/02/17/scalable-diamond-quantum-computing-with-cryogenic-chip-integration/
Open verification items
- Power per qubit at 4 K: IBM's measured 23 mW under active control D[2] against "optimistic 5 mW" and "below 2 mW" in the resource review S[6]; definitions differ (active vs idle, drive-only vs full chain) and none is published. 23 mW used.
- Gooseberry's 18 nW per cell D[4] and the Sydney chip's ~20 nW MHz⁻¹ per cell D[3] are quoted interchangeably in secondary sources; different quantities, not reconciled.
- Cooling powers for the Bluefors XLD1000sl, IBM Goldeneye and Fermilab Colossus come from the resource review S[6]; the Bluefors XLD product page returned HTTP 404 on 2026-09-03 and the primary specification is unconfirmed.
- IBM's 2026 cryo-CMOS flux result exists only as conference abstracts C[5]; no preprint or paper as of 2026-09-03, and the 14 nm FinFET attribution rests on the abstract text. IBM's modular-cryogenics blog (2026-08) gives cell wiring area and vacuum volume but no cooling power at 4 K.
- Equal1's 99.9% / 99.3% / 99% fidelities and "35 monolithic quantum cells" are product-page claims C[15] with no paper or dated release.
- SemiQon's process node, fab location and the size of its 2026-07 PostScriptum investment are undisclosed.
- SEEQC's revenue, cash and offering size appear in neither the filing announcement nor the trade-press summary C[23] P[24]; the 1 B enterprise value and 65 M PIPE are trade-press figures and the S-1 itself was not read.
- Quantum Machines' revenue is undisclosed and its ">50% of companies developing quantum computers" customer share is a company claim C[21]; Zurich Instruments, Keysight and QBLOX publish nothing comparable, so the warm-control market this node would displace cannot be sized.
- The QuTech/Fujitsu diamond cryo-CMOS ISSCC 2026 paper's power, channel count and process node were not obtainable; only the institutional release C[25].
- Cryo-CMOS patent-family counts: no named database publishes a dated count; PatSnap gives only regional "key result" tallies with a completeness disclaimer P[20].
- HRL's controller cost, tape-out schedule and whether IBM retains the 130 nm design are unstated in the acquisition release C[16]; the acquisition was not confirmed closed as of 2026-09-03.
Cryo-CMOS-контроллер (4 K / mK)
Серийные CMOS-ASIC внутри криостата, которые синтезируют управляющие формы сигналов и смещения непосредственно рядом с кубитами, заменяя стойки комнатной температуры вместе с их коаксиальными линиями.
Вердикт. Сквозная работа доказана на 18 спиновых кубитах, а паритет с комнатной электроникой — на 156 трансмонах и только по смещению потока; связывающее ограничение — милливатты на кубит против холодильной машины 2 W на 4 K. Понизить ранг, если к концу 2027 г. ничто не будет сквозно управлять более чем 50 кубитами.
Λ = коэффициент подавления ошибки на один шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Cryo-CMOS-контроллер — это кремниевая ASIC на холодной плите внутри рефрижератора, формирующая микроволновые сигналы, сигналы потока и затворные смещения рядом с кубитами. Ничего квантового внутри него не происходит: выигрыш здесь тепловой и топологический. Аппаратной реальностью он стал с Horse Ridge (Intel/QuTech, 22 nm FinFET, 4 K, 2019–2020) C[8] и Gooseberry (Microsoft/Sydney, 100 mK) D[4].
Координаты (a — сродство; b — время; c — считывание; d — подвижность; e — управление @ размещение; f — структура ошибок; g — производство):
- a = 1.0, изготавливается целиком; изделие фабрики (foundry), а не носитель.
- b = отсутствует; квантового состояния не хранит.
- c = отсутствует; обслуживает считывание принимающей платформы.
- d = отсутствует; закреплён на холодной плите.
- e = микроволновое @ 4 K; технологией здесь является само размещение.
- f = когерентная: амплитуда, фаза, тайминг, перекрёстные помехи.
- g = CMOS, от 130 nm до 14 nm.
Ранг 5 из 96; хаб, дотягивающийся до сверхпроводникового и спинового путей платформы.
Физика и пределы
Нижняя граница здесь — тепловой бюджет, а не время когерентности. Холодильные машины маломощны: 2 W при 4 K (Bluefors XLD1000sl), 24 W (концепт IBM Goldeneye), 200 W (Fermilab Colossus) S[6]. Единственная мощность, привязанная к реально работающему двухкубитному гейту, — 23 mW на кубит у IBM D[2]; оптимистичная оценка в том же обзоре — 5 mW, а самые низкие продемонстрированные значения — ниже 2 mW S[6]. Машина на 2 W, таким образом, вмещает ~87 кубитов при 23 mW и ~1,000 при 2 mW.
На милликельвиновых температурах режим меняется качественно: это низкочастотные ячейки со скважностью, которые удерживают напряжение на затворе и периодически его обновляют, — 18 nW на ячейку при импульсах 100 mV на 100 mK D[4], ~20 nW MHz⁻¹ на ячейку при 7 mK D[3].
Отказ носит когерентный характер: дрейф и квантование превращаются в ошибку угла поворота — делфтский преобразователь дрейфовал от 60 µV/s до 18 mV/s C[7], — джиттер даёт перекрут, конечная развязка даёт перекрёстные помехи. Стохастический канал здесь — обратное воздействие, стоящее 0.07% однокубитной точности (fidelity) D[3]. Нижнюю границу сдвигает либо процесс, охарактеризованный на холоде C[12], либо сверхпроводниковая логика с ~1.6 µW на кубит S[6].
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное: контроллер HRL на 130 nm RF CMOS при 4 K — ≤3.5 W, 366 ЦАП, секвенсор 250 MHz — управляет 54 точками как 18 кубитами исключительно на обмене со средней однокубитной ошибкой 2×10⁻⁴ и средней ошибкой CNOT 3×10⁻³ (лучшее воспроизводимое значение 9×10⁻⁴) и замыкает повторяющий код расстояния 5 на уровне 5.0×10⁻³ за 200 раундов, Λ₅/₃ = 4.7, причём в контуре нет ничего тёплого D[1] G. IBM запустила ASIC смещения потока на 14 nm на 156-кубитном Heron R2 с медианной двухкубитной ошибкой ≈2.3×10⁻³ — паритет с тёплой электроникой на том же процессоре C[5]. Типичное на масштабе: отсутствует — всё, что выше ~10 кубитов, работает от тёплых стоек DP · 2026-03-10">G.
| Год | Показатель | Кто | Тег | Ист. |
|---|---|---|---|---|
| 2021-01-25 | 100 mK, 18 nW на ячейку, импульсы 100 mV | Microsoft | D | [4] |
| 2024-02-14 | гейт с 4 K: 23 mW на кубит, 1Q 8×10⁻⁴ | IBM | D | [2] |
| 2025-06-25 | 7 mK, ~20 nW MHz⁻¹ на ячейку, цена 0.07% точности | Sydney | D | [3] |
| 2026-03-16 | ASIC потока, 156 кубитов, медианная 2Q 2.3×10⁻³ | IBM | C | [5] |
| 2026-07-29 | ≤3.5 W, 366 ЦАП, 18 кубитов, Λ₅/₃ = 4.7 | HRL | D | [1] |
Доминирующий член: неоднородность от канала к каналу — средний CNOT 3×10⁻³ против лучшего воспроизводимого 9×10⁻⁴, причём ~80% этой величины внешние, от управления и калибровки D[1].
Производство, материалы и цепочка поставок
Экзотических процессов не требуется; трудность в том, что серийный техпроцесс приходится эксплуатировать на 300 K за пределами квалифицированного диапазона: 130 nm RF CMOS (HRL) D[1], 14 nm FinFET (IBM) D[2], 22 nm FinFET (Horse Ridge, делфтские преобразователи) C[8][7], 28 nm FDSOI (Gooseberry, Sydney) D[4][3], 22FDX (Equal1) C[15]. Дефицитный ресурс здесь — модель, а не пластина: комплекты проектирования заканчиваются на −40 °C, поэтому участники либо держат закрытые криогенные модели, либо покупают криооптимизированный процесс — SemiQon заявляет подпороговый наклон 0.32 mV/dec при 420 mK против ~60 mV/dec при 300 K C[12]. Выход годных и стоимость на канал не публикуются. Концентрация приходится на фабрики, готовые работать в неквалифицированных углах, и на рефрижераторы растворения CC · 2026-06-16">G. Экспортная уязвимость прямая: правило BIS от 2024-09-06 ввело позицию ECCN 3A901.a для CMOS-схем, «спроектированных для работы при температуре окружающей среды, равной или ниже (лучше) 4.5 K», что захватывает этот узел по проектному замыслу, а не по характеристикам, — наряду с контролем рефрижераторов и криогенных зондовых установок G[11] G. Контролируемым изделием, таким образом, может оказаться файл проекта.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
HRL убрала тёплую генерацию сигналов, но число кабелей от этого не упало: 296 линий на 18 кубитов, примерно по 16 на кубит, — выигрыш получен на стойке, а не на разводке D[1]. Выигрыш по разводке — милликельвиновый, там демультиплексирование превращает N выводов в ~log N входов: 64 вывода у Pando Tree при 10–20 mK C[9], 648 приборов от 96 напряжений при мощности ниже 120 µW у делфтской группы C[7]. Второй аргумент — задержка: 200 раундов кода замкнуты без единого тёплого элемента в контуре D[1] против среднего времени кругового обхода 3.84 µs по тёплой линии к GPU G. Стены следуют за тепловым бюджетом: для 10³ кубитов нужен класс ниже 2 mW при машине на 2 W; для 10⁴ — охлаждение класса Goldeneye или Colossus при ≤5 mW на кубит; 10⁶ означают ~90 модулей по 10,000 кубитов, рассеивающих по 50 W каждый на 4 K, — за пределами всего, что продаётся в 2026 г. S[6].
Роль в стеке
Два пути платформы: сверхпроводниковые трансмоны (IBM, Google, IQM) и спины на квантовых точках в кремнии или германии (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL, Quobly, Equal1). Узел требует CMOS-фабрики 300 mm — зависимости, которую спины несут и так, поэтому им cryo-CMOS достаётся побочным продуктом, тогда как поставщики сверхпроводниковых систем финансируют её отдельно. Он предоставляет холодную цифровую основу, необходимую криогенному декодеру: предекодер на 4 K оценён менее чем в 0.56 mW при сокращении полосы синдромов в 3,780× SS · 2025-12-10">G. Он замещает управление при комнатной температуре — единственную часть этого слоя, у которой есть выручка, — и конкурирует с управлением на одноквантовых импульсах (SFQ), для которого опубликованы значения выше 99% на милликельвиновых температурах DP · 2026-03-10">G; переход покупает холодный кремний ценой цикла tape-out длиной 18–24 месяца и оплачивается из бюджета охлаждения, который иначе пошёл бы на кубиты. Внедиагональное прочтение — угол холодного изготовления: неквантовый объект, единственная отличительная координата которого — размещение при 4 K. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс; этот узел его не связывает — гранулярность секвенсора 4.0 ns D[1] против раунда 0.65 µs, наибольший член которого — считывание за 282 ns. Соседние пустые слоты: криогенный оцифровщик считывания и стандартный холодный цифровой интерфейс.
Верификация (QCVV)
Каждое заголовочное число измерено через кубит и никогда — на самом контроллере: чередующийся (interleaved) рандомизированный бенчмаркинг, у которого при любом сравнении обязательно указывать 1.71 и 17.51 инструкции на клиффорд (однокубитный и двухкубитный) D[2]; масштабирование Λ повторяющего кода по расстояниям 3 и 5 у HRL D[1]; и, для результата IBM 2026 г. по потоку, A/B-сравнение с тёплой электроникой на том же процессоре — методически правильная постановка и самая редкая.
Рандомизированный бенчмаркинг усредняет по клиффордам и слеп к медленному когерентному дрейфу, поэтому дрейф преобразователя C[7] не проявляется ни в одном RB-числе; обратное воздействие, переходные процессы скважности, неоднородность каналов и надёжность на холоде требуют специально поставленных измерений D[3]. Воспроизводимость разумная и при 4 K (IBM, HRL), и на милликельвиновых температурах (Microsoft, Sydney, Delft, QuTech C[25]).
Противоречия: 23 mW на кубит у IBM D[2] против 5 mW и менее 2 mW S[6] — это разные величины (активный режим против холостого, только тракт возбуждения против полной цепи), общего определения нет; здесь используется 23 mW как единственное число, привязанное к работающему гейту. Показатели точности Equal1 — заявления с продуктовой страницы C[15] на фоне опубликованного шестикубитного прибора при 0.3 K G.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | разработчик | США | контроллер на 4 K, секвенирующий 18 кубитов | D[1] G |
| IBM Quantum | разработчик | США | ASIC потока на 14 nm; покупает HRL | D[2] C[5][16] |
| Intel | разработчик | США | Horse Ridge, Pando Tree | C[9] G |
| Microsoft | исследования | США | Gooseberry при 100 mK; патент на фиксацию заряда | D[4] G[17] |
| University of Sydney | исследования | Австралия | mK-CMOS, управляющая спинами Diraq | D[3] |
| Equal1 | разработчик | Ирландия | кубиты и управление на одном кристалле | C[15] G |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | тёплые стойки, которые вытесняет этот узел | C[21] |
Деньги.
- 2025-02-25 · Quantum Machines · раунд Series C · 170 M · PSG Equity · 280 M накопленным итогом C[21]
- 2025-11-06 · DARPA QBI, этап B · до $15 M каждому · одиннадцать команд, включая IBM и Diraq G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries; Diraq · письма о намерениях по CHIPS · 375 M; 38 M · письмо о намерениях G
- 2026-07-02 · SEEQC · форма S-1 для Nasdaq параллельно процессу слияния с Allegro · стоимость бизнеса 1 B, PIPE на 65 M C[23] P[24]; SPAC-слияние расторгнуто 2026-08-25, S-1 продолжается G
- 2026-07-23 · IBM · приобретает HRL Laboratories · сумма не раскрыта · закрытие в конце Q3 2026 C[16] G
Рынок и цепочка поставок. По состоянию на 3 сентября 2026 г. cryo-CMOS-контроллер не продаёт никто; выручка этого слоя — тёплые стойки от Quantum Machines, Zurich Instruments, Keysight и QBLOX, причём одна только Quantum Machines привлекла 280 M C[21][22]. Сама cryo-CMOS — внутренние НИОКР; коммерческие предложения находятся на стадии до выручки: SemiQon, FrostByte (€1.3 M) и Rhonexum (1 M) C[12][13] P[14]. Платят за неё G3, G4 и G7; G1, G2 и G5 — нет.
ИС и стандарты. Microsoft Technology Licensing владеет патентом US 11,838,022 на криогенный CMOS-интерфейс к кубитам (выдан 2023-12-05) — архитектурой фиксации заряда, лежащей в основе Gooseberry G[17]; MIT владеет US 12,705,525 на управление низкочастотными импульсами (2026-08-11) G[18]; заявка Intel на калибровку в замкнутом контуре остаётся только заявкой G[19]. Датированного подсчёта патентных семейств не публикует ни одна база данных P[20]. Стандарты: отсутствуют, как и согласованное определение мощности на кубит.
Дорожные карты и послужной список.
- Intel: 2020-12-03 · Horse Ridge II для масштабированных спиновых систем · преемника нет G.
- Microsoft: 2021-01-27 · Gooseberry до «тысяч кубитов» · не выполнено C[10].
- IBM: 2024-02-14 · cryo-CMOS как маршрут к масштабируемому управлению · выполнено частично, только по потоку D[2] C[5].
- HRL: 2026-04-17 · процессор без тёплых генераторов сигналов · выполнено D[1].
Достоверность: только HRL назвала датированный результат и выдала его — и IBM её купила; IBM публикует A/B-сравнения, а не заголовочные заявления; у Intel нет рецензированной точности ни на одном изделии Horse Ridge; линия Microsoft пять лет как заморожена.
Стратегическое прочтение. Победители в случае, если холодное управление станет стандартом: интегрированные CMOS-компании — IBM вместе с HRL, Intel, если вернётся в тему, — и спиновые компании, у которых кубиты и контроллеры идут по одной линии. Проигравшие: поставщики тёплых стоек, защищённые лишь до тех пор, пока никому ниже тысячи кубитов не нужна ASIC. Угроза замещения — управление на одноквантовых импульсах SFQ, на три порядка более дешёвое в расчёте на кубит S[6] и теперь публично привлекающее финансирование при оценке $1 B P[24]. Переговорная сила остаётся у поставщиков платформ; дефицитный поставщик — производитель рефрижераторов.
Открытая ниша: недостающий инструмент — QCVV со стороны контроллера. Каждое приведённое выше число измерено через кубит, поэтому ни один протокол не отделяет дрейф контроллера от дрейфа самого кубита; небольшая компания в области QCVV/SFQ могла бы продавать характеризацию холодных контроллеров — дрейф преобразователей, неоднородность каналов по амплитуде и фазе, нагрев от обратного воздействия в зависимости от скважности и долю контроллера в бюджете ошибок.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение в течение 12–24 месяцев: если IBM опубликует рецензируемый результат по полной цепи — возбуждение, поток и считывание — на ≥100 сверхпроводниковых кубитах с паритетом относительно тёплых стоек; если контроллер HRL появится внутри IBM на числе кубитов больше 18; если кто-либо сообщит об определённой мощности на кубит ниже 5 mW при 4 K под нагрузкой. Понизить ранг, если к концу 2027 г. ни один рецензируемый результат не покажет сквозного управления более чем примерно пятьюдесятью кубитами, а системы класса Heron по-прежнему будут поставляться с тёплыми стойками. Лучший сценарий к 2029 г.: холодное управление стало стандартом на спиновых машинах и в потоковом тракте IBM, модуль на 10,000 кубитов на одной машине 4 K при ≤5 mW на кубит. Худший сценарий: бюджет остаётся связывающим, сверхпроводниковый путь забирает логика на одноквантовых импульсах SFQ, а cryo-CMOS выживает лишь как милликельвиновое формирование смещений для спинов.
Открытые вопросы: (1) каково защитимое определение мощности на кубит? (2) квалифицирует ли хоть одна фабрика криогенный угол? (3) доминирует ли дрейф контроллера при кубитной ошибке ниже 10⁻⁴? (4) должна ли падать мощность на кубит — или холодильная машина может вырасти в десять раз? (5) сохранит ли IBM 130-нанометровый проект HRL? Следить за ISSCC 2027, за раскрытиями IBM после закрытия сделки и за любой машиной 4 K, выводимой на рынок с мощностью выше 20 W.
Источники
[1] Ziegler, A. et al. (HRL Laboratories) · A digitally controlled silicon quantum processing unit · arXiv:2604.16216; Nature (2026-07-29) · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
[2] Underwood, D. et al. (IBM Quantum) · Using Cryogenic CMOS Control Electronics to Enable a Two-Qubit Cross-Resonance Gate · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02-14 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
[3] Bartee, S. K. et al. (Univ. of Sydney, Diraq, UNSW, Keio) · Spin-qubit control with a milli-kelvin CMOS chip · Nature 643 (8071) · 2025-06-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x
[4] Pauka, S. J. et al. (Microsoft Quantum Sydney, Purdue) · A cryogenic CMOS chip for generating control signals for multiple qubits · Nature Electronics 4, 64–70 · 2021-01-25 · https://www.nature.com/articles/s41928-020-00528-y
[5] C Noori, A. et al. (IBM) · A Cryo-CMOS Control System for Large-Scale Superconducting Qubit Quantum Computing: Part 2 · APS Global Physics Summit 2026 abstract · 2026-03-16 · https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2
[6] Kawabata, S. (Hosei University) · Integration and Resource Estimation of Cryoelectronics for Superconducting Fault-Tolerant Quantum Computers · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 · https://arxiv.org/abs/2601.03922
[7] C Bluefors with TU Delft (Sebastiano et al.) · Researchers Develop Millikelvin Cryo-CMOS System for Large-Scale Quantum Devices — IEEE Transactions on Quantum Engineering, DOI 10.1109/TQE.2025.3580377 · 2025-07-09 · https://bluefors.com/news/researchers-develop-millikelvin-cryo-cmos-system-for-large-scale-quantum-devices/
[8] C Intel Corporation · Intel Debuts 2nd-Gen Horse Ridge Cryogenic Quantum Control Chip · press release · 2020-12-03 · https://www.intc.com/news-events/press-releases/detail/1429/intel-debuts-2nd-gen-horse-ridge-cryogenic-quantum-control
[9] C Intel Corporation · Intel's Millikelvin Quantum Research Control Chip Provides Denser Integration with Qubits (Pando Tree) · Intel blog · 2024-06-20 · https://community.intel.com/t5/Blogs/Tech-Innovation/Data-Center/Intel-s-Millikelvin-Quantum-Research-Control-Chip-Provides/post/1608558
[10] C Microsoft Research · Full stack ahead: Pioneering quantum hardware allows for controlling up to thousands of qubits at cryogenic temperatures · 2021-01-27 · https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/full-stack-ahead-pioneering-quantum-hardware-allows-for-controlling-up-to-thousands-of-qubits-at-cryogenic-temperatures/
[11] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies (ECCN 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[12] C SemiQon · SemiQon Cryo-CMOS · company technology page, accessed 2026-09-03 · https://www.semiqon.com/technology/semiqon-cryo-cmos
[13] C QuTech · QuTech spinoff FrostByte raises €1.3 million for cryo-electronics for scalable quantum computers · 2026-05-11 · https://qutech.nl/2026/05/11/qutech-spinoff-frostbyte-raises-e1-3-million-for-cryo-electronics-for-scalable-quantum-computers/
[14] P Quantum Computing Report · Rhonexum Raises $1M Pre-Seed to Solve the Quantum Cabling Bottleneck via Cryo-CMOS · trade press · 2026-03-18 · https://quantumcomputingreport.com/rhonexum-raises-1m-pre-seed-to-solve-the-quantum-cabling-bottleneck-via-cryo-cmos/
[15] C Equal1 · UnityQ technology page · company website, accessed 2026-09-03 · https://www.equal1.com/technology
[16] C IBM · IBM to acquire HRL Laboratories to power the future of quantum · newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[17] G USPTO (via Justia Patents) · US 11,838,022, Cryogenic-CMOS interface for controlling qubits, Microsoft Technology Licensing LLC (Das, Moini, Reilly), filed 2019-12-05 · granted 2023-12-05 · https://patents.justia.com/patent/11838022
[18] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,705,525, Scalable control of quantum bits using baseband pulsing, Massachusetts Institute of Technology (Oliver, Gustavsson), filed 2023-02-08 · granted 2026-08-11 · https://patents.justia.com/patent/12705525
[19] G USPTO (via Justia Patents) · US 2026/0187510 A1, Technologies for closed-loop qubit calibration, Intel Corporation, filed 2024-12-27 · published 2026-07-02 · https://patents.justia.com/patent/20260187510
[20] P PatSnap · Cryo-CMOS technology landscape 2026 · vendor analytics blog · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/cryo-cmos-technology-landscape-2026/
[21] C Quantum Machines · Quantum Machines Raises 170 Million in Series C Funding (PSG Equity; Intel Capital, Red Dot Capital Partners; 280 M total raised) · press release · 2025-02-25 · https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
[22] C Quantum Machines · Quantum Machines Expands with Second European Acquisition (PCB Engineering, Hungary) · press release · 2026-06-17 · https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-acquisition-pcb-engineering/
[23] C SEEQC · SEEQC Files Registration Statement for Proposed Initial Public Offering (Nasdaq: SEQC) · Business Wire · 2026-06-29 · https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering
[24] P Quantum Computing Report · SEEQC Files Form S-1 for Nasdaq IPO Parallel to Ongoing Allegro Merger Process (1 B enterprise value, 65 M PIPE; filed 2026-07-02) · trade press · 2026-07 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-files-form-s-1-for-nasdaq-ipo-parallel-to-ongoing-allegro-merger-process/
[25] C QuTech · Scalable diamond quantum computing with cryogenic chip integration (ISSCC 2026; funded by Fujitsu) · 2026-02-17 · https://qutech.nl/2026/02/17/scalable-diamond-quantum-computing-with-cryogenic-chip-integration/
Открытые пункты верификации
- Мощность на кубит при 4 K: измеренные IBM 23 mW в режиме активного управления D[2] против «оптимистичных 5 mW» и «ниже 2 mW» в обзоре ресурсов S[6]; определения различаются (активный режим против холостого, только тракт возбуждения против полной цепи), и ни одно из них не опубликовано. Используется 23 mW.
- 18 nW на ячейку у Gooseberry D[4] и ~20 nW MHz⁻¹ на ячейку у сиднейского кристалла D[3] во вторичных источниках цитируются как взаимозаменяемые; это разные величины, согласование не проводилось.
- Холодопроизводительности Bluefors XLD1000sl, IBM Goldeneye и Fermilab Colossus взяты из обзора ресурсов S[6]; продуктовая страница Bluefors XLD 2026-09-03 отдавала HTTP 404, и первичная спецификация не подтверждена.
- Результат IBM 2026 г. по управлению потоком средствами cryo-CMOS существует только в виде конференционных тезисов C[5]; ни препринта, ни статьи по состоянию на 2026-09-03 нет, а отнесение к 14 nm FinFET опирается на текст тезисов. Блог IBM о модульной криогенике (2026-08) даёт площадь разводки ячейки и объём вакуумного пространства, но не холодопроизводительность при 4 K.
- Точности Equal1 99.9% / 99.3% / 99% и «35 монолитных квантовых ячеек» — заявления с продуктовой страницы C[15], без статьи и без датированного релиза.
- Техпроцесс SemiQon, площадка производства и размер инвестиции PostScriptum от 2026-07 не раскрыты.
- Выручка, денежные средства и объём размещения SEEQC не приведены ни в объявлении о подаче документов, ни в изложении отраслевой прессы C[23] P[24]; стоимость бизнеса 1 B и PIPE на 65 M — цифры отраслевой прессы, сама форма S-1 не читалась.
- Выручка Quantum Machines не раскрыта, а доля клиентов «>50% компаний, разрабатывающих квантовые компьютеры» — заявление самой компании C[21]; Zurich Instruments, Keysight и QBLOX не публикуют ничего сопоставимого, поэтому рынок тёплого управления, который вытеснял бы этот узел, оценить нельзя.
- Мощность, число каналов и техпроцесс из доклада QuTech/Fujitsu по алмазной cryo-CMOS на ISSCC 2026 получить не удалось; доступен только релиз организации C[25].
- Подсчёты патентных семейств по cryo-CMOS: датированного подсчёта не публикует ни одна именованная база данных; PatSnap даёт лишь региональные сводки «ключевых результатов» с оговоркой о неполноте P[20].
- Стоимость контроллера HRL, график tape-out и то, сохранит ли IBM 130-нанометровый проект, в релизе о поглощении не указаны C[16]; закрытие сделки по состоянию на 2026-09-03 не подтверждено.
SFQ digital control (millikelvin)
Quantised flux pulses from a niobium digital chip flip-chipped onto the qubit die drive gates at millikelvin, replacing per-qubit microwave coax.
Verdict. Real: one five-qubit module at 1Q > 99%. Unproven: two-qubit gates, readout, flux bias, quasiparticle immunity beyond five qubits. Demote if no >20-qubit SFQ module by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Single-flux-quantum logic holds a bit as one flux quantum Φ₀ = h/2e ≈ 2.07 × 10⁻¹⁵ Wb in a superconducting loop; a junction undergoing a 2π phase slip emits a pulse of quantised area Φ₀, about 1 mV for 2 ps. RSFQ (Likharev & Semenov, 1991) was built for classical computing at 4 K. The control use is younger: a pulse train locked to a multiple of the qubit period adds coherently into a Rabi rotation — proposed by McDermott and Vavilov in 2014 S[5], first shown on a transmon at ≈ 95% by Leonard et al. D[4]. The 2026 node is not merely cold classical logic: the control instrument sits on the mixing-chamber plate, flip-chipped to the qubits, so synthesis, timing and fan-out happen at 10 mK, not 300 K D[1]. This brief covers the qubit-control node only; the wider family — RSFQ, ERSFQ/eSFQ, RQL, AQFP, DSFQ, their foundries, design flows and non-quantum markets — is tracked in the author's Superconductor Electronics Monitor P[24].
Coordinates. Carrier affinity: fully fabricated — a control layer bonded to a carrier, not a carrier. Time / entangling: not applicable. Readout: none demonstrated C[2]. Mobility: none, bump-bonded. Control modality @ placement: microwave drive synthesised digitally at millikelvin, the defining coordinate. Error structure as the code sees it: Pauli plus a correlated non-Pauli component from photon-mediated quasiparticle poisoning D[3]. Manufacturing: multi-layer niobium lithography.
Physics & limits
A Φ₀ kick delivers a fixed, calibration-free phase increment, so gate amplitude is set by pulse count, not analogue amplitude — hence immunity to the drift and IQ imbalance of room-temperature chains. Each switching event costs of order I_cΦ₀ ≈ 10⁻¹⁹ J, and resistively shunted RSFQ also burns static bias power; the mixing-chamber budget is tens of µW at 20 mK (a KIDE-class platform quotes > 3 mW only at 100 mK) CC · 2026-06-16">G, so switching energy is not binding — bias distribution and the Josephson transmission lines are.
The floor is pair-breaking. A switching junction radiates photons above the gap (2Δ ≈ 90 GHz in aluminium); these break Cooper pairs in the qubit film, giving T₁ decay and correlated bursts no Pauli-channel decoder models. Liu et al. quantified it: with the driver on a separate chip joined by indium bumps, error per Clifford was 1.2(1)%, of which 0.96(2)% was incoherent and attributed to photon-mediated quasiparticle poisoning through the module's resonant millimetre-wave antenna modes D[3]. Their fix is unexotic — limit the driver's pulse bandwidth — projecting 0.1% for resonant and 0.01% for complex sequences D[3]. What moves the floor: gap engineering, quasiparticle traps, millimetre-wave absorbers, and bias-resistor-free families (ERSFQ/eSFQ, adiabatic quantum-flux-parametron).
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: SEEQC's five-qubit processor with SFQ control in the same flip-chip module at 10 mK, single-qubit fidelity above 99% with peaks at 99.9%, one digital input demultiplexed to several qubits D[1]C[2]. There is no "typical at scale": every SFQ result is ≤ 5 qubits, and none has driven a two-qubit gate or run a QEC cycle.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2014 | Resonant SFQ pulse-train control proposed | McDermott & Vavilov | S[5] |
| 2014 | 4,544 on-chip flux DACs for 512 qubits via 56 wires | D-Wave | D[6] |
| 2019 | First SFQ single-qubit gate on a transmon, ≈ 95% | Wisconsin / Syracuse | D[4] |
| 2023 | Separate-die driver: 1.2(1)% error/Clifford, 0.96(2)% from poisoning | Wisconsin, Syracuse, NIST | D[3] |
| 2024 | Multiplexed adiabatic-logic controller at 4.2 K, ~1,000× signals per cable | AIST, Yokohama NU, NEC | C[12] |
| 2026-03 | Five qubits + SFQ control at 10 mK; 1Q > 99%, peak 99.9% | SEEQC | D[1] |
| 2026-03 | Fluxon time-delay readout in a Josephson transmission line | preprint | S[16] |
Dominant error term: quasiparticle poisoning at ~80% of the 2023 module's total; in SEEQC's module, undisclosed — the paper reports fidelity, not a decomposition.
Manufacturing, materials & supply chain
The control die is multi-layer Nb/AlOx/Nb — eight or more planarised niobium layers, 10⁴–10⁶ junctions — a different flow from the two- or three-layer aluminium-on-silicon qubit process, so this node's supply chain is not the qubit supply chain D[15]. Sources are few and mostly non-commercial: MIT Lincoln Laboratory's superconducting-digital line (SFQ5ee family) and its SQUILL qubit foundry, now on 200 mm wafers with > 400 devices delivered C[14]; AIST's niobium node, whose RSFQ and adiabatic-logic cell libraries run at 1 kA/cm² D[13]; and SEEQC, owner of one of the very few commercial multi-layer superconductor foundries, in Elmsford, New York, with sites in London and Naples C[7]. Yield risk: margins need junction critical-current spreads of a few per cent across thousands of junctions. The only dated cryogenic figure is ~1.6 µW per qubit for SFQ against 23 mW/qubit for 4 K cryo-CMOS driving a two-qubit gate S[17]G. Export exposure is asymmetric: the BIS rule of 2024-09-06 created ECCN 3A901.a for CMOS circuits designed for ≤ 4.5 K, a design-intent test that captures cryo-CMOS design files but, read literally, not niobium SFQ — exposed instead through 3A904, 3B904 and 4A906 G[18]. Single points of failure: dilution refrigerators, indium-bump bonding, niobium sputter and CMP tooling.
Control, readout & I/O burden
Transmons run roughly one drive coax plus one flux line per qubit; a KIDE-class platform advertises > 4,000 RF lines for "over 1000 qubits" CC · 2026-06-16">G, already the ceiling of coax-per-qubit. SFQ substitutes a clock plus a low-rate instruction stream D[1]; D-Wave's flux DACs are the existence proof at the other end of the same idea — 4,544 on-chip converters programmed through 56 wires with zero static dissipation D[6]. At 10³ qubits coax is workable; at 10⁴ it fails on fridge cross-section and heat load; at 10⁶ only in-fridge digital fan-out closes. Latency is the second prize: real-time decoding at d = 5 costs 63 µs round trip D[23], and a co-located decoder removes the cable and the 300 K hop. SFQ does not yet touch readout — the fluxon scheme is a preprint with no reported fidelity S[16] — nor flux bias, which SEEQC lists as future work C[2].
Role in the stack
Path: superconducting transmon (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). It requires superconducting-qubit lithography plus a flip-chip module flow, and provides the cold digital substrate a cryogenic on-chip decoder would sit on. D-Wave's on-chip flux DACs require it in the literal sense — each DAC is an SFQ flux-storage loop loaded one flux quantum at a time D[6] — the node's only dependency from a second carrier family (annealing), and what makes it a transfer hub. It replaces room-temperature control racks and competes with 4 K cryo-CMOS — a substitution with a price, since cryo-CMOS reuses commercial foundries, EDA and verification whereas SFQ needs a niobium ecosystem whose design tools are commercial only at the physical-verification level (extraction, LVS, DRC) and academic above RTL — no licensable system-level flow exists. It conflicts with the transmon itself: the switching photons that make SFQ fast are the photons that poison the qubit. The off-diagonal reading is cold fabrication — a manufacturing answer to a control problem, which is why the leading actor is a foundry owner, not an instrument vendor. Contribution to the derived clock (sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset): neutral — gates stay at tens of nanoseconds, so the round stays at 0.65 µs, readout its largest term, against the measured 1.1 µs QEC cycle D[23]. Neighbouring empty slots: SFQ flux bias for gate-model transmons (the annealer DAC exists), SFQ readout, a cryogenic decoder fed by SFQ syndrome traffic.
Verification (QCVV)
Every headline number is a randomised-benchmarking Clifford average D[4]D[3]D[1]. RB is the wrong instrument for this node's characteristic failure: quasiparticle bursts are rare, correlated and non-Markovian, while RB assumes a Markovian gate-independent channel and averages bursts into a slightly worse mean — so a module can pass at 99.9% and still produce correlated multi-qubit errors that break a surface-code decoder. The 2023 paper separated coherent from incoherent error D[3]; the 2026 claim of "absence of detectable quasiparticle poisoning" reaches us only through press coverage C[2]. Missing everywhere: charge-parity monitoring under continuous clocking, T₁ with the clock on versus off, any QEC-level measurement. No independent replication exists — the 2026 author list is entirely Seeqc D[1]. Conflicts: the abstract says "exceeding 99%" D[1], press coverage "exceeding 99.5%" C[2] (trust the abstract); and "nanowatts per qubit" C[2] against ~1.6 µW/qubit S[17], three orders apart.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do with it | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| SEEQC | developer / supplier | US | The mK SFQ control module; owns a commercial Nb foundry | D[1]C[7] |
| IBM | user / integrator | US | SFQ integration with SEEQC under QBI; also hedging with cryo-CMOS | P[10]C[22] |
| Hypres | IP predecessor | US | SEEQC's 2019 spin-out parent; > $100 M of prior SFQ investment | C[7] |
| Univ. of Wisconsin–Madison | research | US | Originated resonant SFQ control; leads poisoning studies | S[5]D[3] |
| Syracuse University | research | US | Qubit fabrication and diagnostics for the multi-chip work | D[3] |
| NIST Boulder | research / supplier | US | Niobium SFQ fabrication and metrology | D[3] |
| MIT Lincoln Laboratory | supplier (foundry) | US | SFQ5ee digital process; SQUILL qubit foundry | C[14] |
| D-Wave | developer (adjacent) | CA | On-chip flux DACs replacing control wires | D[6] |
| AIST | research / foundry | JP | Nb RSFQ and adiabatic-logic cell libraries | D[13] |
| NEC | research | JP | 4.2 K multiplexed qubit controller with AIST | C[12] |
| DARPA | programme sponsor | US | QBI; SEEQC participates via IBM, not as a performer | G[11] |
| IonQ | supplier (contested) | US | Owns SkyWater, named in D-Wave's 10-K filings | C[19]G[20] |
Money.
- 2020-09-16 · SEEQC · Series A · 22.4 M · EQT Ventures (lead), FAM AB, M Ventures (5 M) · cumulative > $29 M · closed C[7]
- 2025-01-16 · SEEQC · growth round · $30 M · SIP Global, NordicNinja, Booz Allen Ventures, no named lead · closed P[8]
- 2025-06-12 · SEEQC + IBM · SFQ integration under DARPA QBI · undisclosed · IBM the named performer · announced P[10]P · 2026-03-10">G
- 2026-06-29 · SEEQC · S-1 for a conventional Nasdaq IPO (SEQC), filed in parallel with the Allegro Merger Corp SPAC agreement (1 B enterprise value, 65 M PIPE) · offering size not set · filed P[9]P; · 2026-07-02">G
- 2026-08-25 · SEEQC / Allegro Merger Corp · SPAC merger terminated by settlement; Allegro receives up to 2 M of expenses plus 6 M in stock at a 1.3 B pre-money valuation on a future IPO, acquisition or ≥ 100 M raise · terminated G[25]
- 2026-07-31 · IonQ / SkyWater · M&A · ~$1.8 B · closed C[19]G
Market & supply chain. No SFQ control market exists — one vendor, one demonstration, an IPO in registration. Concentration is upstream: niobium sputter and CMP tooling, indium-bump bonders, dilution refrigerators. Outside SEEQC's line, Western superconducting-digital capacity is essentially Lincoln Laboratory C[14], and the merchant option most visible in SEC filings, SkyWater, now belongs to IonQ C[19]G[20]. Only G3 and G4 pay for this; G7 is secondary, G1/G2/G5 pay nothing.
IP & standards. SEEQC's position rests on the Hypres portfolio of RSFQ circuit and niobium process patents transferred in 2019 C[7]; no dated patent-family count was obtained. No SFQ-for-control standards exist; the nearest shared design base is AIST's cell library D[13] and MIT-LL's design kits C[14].
Roadmaps & track record. SEEQC: millikelvin SFQ control (promised 2021–22 · as chip-scale control · delivered 2026-03 at five qubits) D[1]; on-die digital flux control and readout (promised 2026-03 · no date · not delivered) C[2]; listing (promised 2026-06 · for 2026 · S-1 in registration; SPAC route abandoned 2026-08-25) P[9]. It shipped the hard physics four to five years late and never at scale — take its fidelity claims seriously, its scaling claims sceptically. IBM: SFQ is a hedge beside cryo-CMOS, its control-electronics promises holding better than its module promises G. D-Wave: a decade of shipped on-chip digital control, for annealers D[6].
Strategic reading. Winners: owners of niobium process capability — SEEQC and, via Lincoln Laboratory, the US government — plus whichever transmon vendor integrates first, most plausibly IBM. Losers: room-temperature control vendors, whose per-qubit revenue disappears into a bonded die. The substitution leads on evidence: cryo-CMOS has a full QEC demonstration D[21] and fleet-scale parity data C[22]; SFQ has five qubits and no two-qubit gate. Supplier power holds only while the supplier is also the only foundry.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company plugs in where this brief keeps returning — nobody measures SFQ-controlled qubits with protocols that see the failure mode. Concretely: charge-parity and correlated-error spectroscopy with the clock gated on and off; burst-aware benchmarking reporting the tail, not the RB mean; and an independent replication path. That needs a fridge, not a foundry, and yields what no vendor publishes: correlated error rate per unit clock time.
Outlook & open questions
Confirm if by end-2027 a group publishes an SFQ-driven two-qubit gate below 1% error, an SFQ-controlled device above ten qubits, or a charge-parity measurement showing no clock-correlated bursts over hours. Demote if by end-2028 no SFQ module above twenty qubits exists, or a published decomposition shows poisoning above 0.1% per Clifford. Best case by 2029: SFQ control plus SFQ flux bias in an IBM or SEEQC module at the 10²-qubit scale, decoder co-located. Worst case: cryo-CMOS wins on ecosystem economics and SFQ survives only as D-Wave-style flux DACs. Open questions: (1) does "no detectable quasiparticle poisoning" survive continuous clocking at QEC duty cycles? (2) Can SFQ flux bias hold the DC stability transmons need? (3) Who fabricates SFQ wafers at volume if SEEQC's line saturates and SkyWater sits inside IonQ? Watch: SEEQC's S-1 disclosures, any two-qubit SFQ preprint, the next QBI roster.
Sources
[1] Seeqc · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D
[2] Quantum Computing Report · SEEQC integrated qubit control logic at millikelvin · 2026-03 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/ P
[3] Liu, Ballard, Olaya et al. · "SFQ-Based Digital Control of Superconducting Qubits in a Multichip Module" · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07-24 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310 D
[4] Leonard et al. · "Digital coherent control of a superconducting qubit" · Phys. Rev. Applied 11, 014009 · 2018-06-20 · https://arxiv.org/abs/1806.07930 D
[5] McDermott & Vavilov · "Accurate qubit control with single flux quantum pulses" · Phys. Rev. Applied 2, 014007 · 2014 · https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.2.014007 S
[6] Bunyk et al. (D-Wave) · "Architectural considerations in a superconducting quantum annealing processor" · arXiv:1401.5504 · 2014-01-21 · https://arxiv.org/abs/1401.5504 D
[7] SEEQC · Series A, $22.4 M, led by EQT Ventures · 2020-09-16 · https://seeqc.com/resources/seeqc-secures-22.4-million-in-series-a-round-strategic-investment-led-by-eqt-ventures C
[8] PRWeb / SIP Global Partners · $30 M round for SEEQC · 2025-01-16 · https://www.prweb.com/releases/sip-global-partners-participates-in-30m-round-for-seeqc-developer-of-the-worlds-first-full-stack-processor-for-quantum-computers-302352970.html P
[9] Businesswire · SEEQC files registration statement for an IPO · 2026-06-29 · https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering P
[10] Quantum Computing Report · SEEQC and IBM, SFQ control integration under QBI · 2025-06-12 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/ P
[11] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[12] AIST, Yokohama National University, Tohoku University, NEC · microwave-multiplexed qubit controller (npj QI 10.1038/s41534-024-00849-2) · 2024-06-03 · https://www.nec.com/en/press/202406/global_20240603_02.html C
[13] "RSFQ and adiabatic quantum-flux-parametron cell libraries on a 1 kA/cm² niobium process" · Scientific Reports · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41598-025-20666-7 D
[14] MIT Lincoln Laboratory · SQUILL Foundry · accessed 2026-09-03 · https://www.ll.mit.edu/r-d/projects/squill-foundry C
[15] Tolpygo (MIT-LL) · "Superconductor digital electronics: scalability and energy efficiency issues" · arXiv:1602.03546 · 2016-02-10 · https://arxiv.org/pdf/1602.03546 D
[16] "Fluxon time-delay readout of a superconducting qubit protected by a spectral gap in a JTL" · arXiv:2603.13175 · 2026-03 · https://arxiv.org/html/2603.13175 S
[17] Kawabata et al. · cryogenic control resource review · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 · https://arxiv.org/abs/2601.03922 S
[18] BIS · CCL additions, ECCN 3A901/3A904/3B904/4A906 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[19] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[20] SEC EDGAR · "SkyWater" in D-Wave 10-K filings 2023–2026 · 2026-02-26 · https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982 G
[21] HRL Laboratories · 18-qubit SiGe QPU with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216 (Nature 2026-07-29) · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
[22] IBM Research · cryo-CMOS control system, part 2 · APS abstract · 2026-03-16 · https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2 C
[23] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[24] Neeman R. · Superconductor Electronics Monitor 2026 (v1.1, 2026-09-06; until v1.0 titled SFQ Technology Monitor 2026) · Qodeh · concept DOI 10.5281/zenodo.21860767 · version DOI 10.5281/zenodo.22537315 · https://qodeh.com/publications/superconductor-electronics-monitor-2026/ P
[25] SeeQC, Inc. · Settlement, Termination and Release Agreement with Allegro Merger Corp. (registration-statement exhibit 2.2) · SEC EDGAR · 2026-08-25 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026095175/ea028847004ex2-2.htm G
Open verification items
- Fidelity conflict: abstract "exceeding 99%" [1] versus press "exceeding 99.5%" [2]; main text paywalled.
- Five-qubit count, 10 mK and "nanowatts per qubit" come from press coverage [2], not the abstract [1].
- Power conflict: nanowatts per qubit [2] versus ~1.6 µW/qubit [17].
- Reference [5] and Likharev & Semenov (1991) are cited from the standard literature.
- MIT-LL SFQ5ee process parameters not obtained; [14] covers the qubit foundry only.
- No dated 2025–26 Chinese SFQ qubit-control result surfaced; SIMIT and Nanjing activity unverified.
- No dated patent-family count for SFQ qubit control from a named database.
- SEEQC revenue, cash and offering size undisclosed in [9]; enterprise value from trade press.
- SkyWater's superconducting capability inferred from D-Wave 10-K mentions [20].
Цифровое управление на SFQ (милликельвины)
Квантованные импульсы магнитного потока с ниобиевого цифрового кристалла, смонтированного flip-chip на кубитную пластину, выполняют гейты при милликельвинах, заменяя микроволновый коаксиал на каждый кубит.
Вердикт. Реально: один пятикубитный модуль с однокубитной точностью > 99%. Не доказано: двухкубитные гейты, считывание, потоковое смещение, устойчивость к квазичастицам за пределами пяти кубитов. Понизить, если к 2028 г. не появится SFQ-модуль более чем на 20 кубитов.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг расстояния кода; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Логика на одиночных квантах магнитного потока (SFQ) хранит бит как один квант потока Φ₀ = h/2e ≈ 2.07 × 10⁻¹⁵ Wb в сверхпроводящем контуре; переход, испытывающий проскальзывание фазы на 2π, излучает импульс квантованной площади Φ₀ — порядка 1 mV в течение 2 ps. RSFQ (Likharev & Semenov, 1991) создавалась для классических вычислений при 4 K. Применение для управления кубитами моложе: последовательность импульсов, привязанная к кратному периоду кубита, когерентно складывается в раби-поворот — это предложили McDermott и Vavilov в 2014 г. S[5], а впервые показали на трансмоне с точностью (fidelity) ≈ 95% Leonard с соавторами D[4]. Узел образца 2026 года — это не просто холодная классическая логика: управляющий инструмент располагается на плите камеры смешения и соединён с кубитами flip-chip, так что синтез, синхронизация и разветвление (fan-out) происходят при 10 mK, а не при 300 K D[1]. Этот бриф охватывает только узел управления кубитами; более широкое семейство — RSFQ, ERSFQ/eSFQ, RQL, AQFP, DSFQ, их фабрики, маршруты проектирования и неквантовые рынки — отслеживается в авторском Superconductor Electronics Monitor P[24].
Координаты. Сродство к носителю: полностью изготавливаемый — это управляющий слой, присоединяемый к носителю, а не сам носитель. Время / запутывание: неприменимо. Считывание: не продемонстрировано C[2]. Подвижность: отсутствует, посадка на бампы. Модальность управления @ размещение: микроволновый привод, синтезируемый цифровым способом при милликельвинах, — определяющая координата. Структура ошибки, как её видит код: паулиевская плюс коррелированная непаулиевская компонента от отравления квазичастицами, опосредованного фотонами D[3]. Производство: многослойная ниобиевая литография.
Физика и пределы
Толчок величиной Φ₀ даёт фиксированное, не требующее калибровки приращение фазы, поэтому амплитуда гейта задаётся числом импульсов, а не аналоговой амплитудой, — отсюда невосприимчивость к дрейфу и разбалансу IQ комнатнотемпературных трактов. Каждое событие переключения стоит порядка I_cΦ₀ ≈ 10⁻¹⁹ J, а RSFQ с резистивным шунтированием дополнительно сжигает статическую мощность смещения; бюджет камеры смешения — десятки µW при 20 mK (платформа класса KIDE заявляет > 3 mW лишь при 100 mK) CC · 2026-06-16">G, так что энергия переключения не является связывающим ограничением — им являются распределение смещения и джозефсоновские линии передачи.
Нижний предел — разрушение куперовских пар. Переключающийся переход излучает фотоны выше щели (2Δ ≈ 90 GHz в алюминии); они разрывают куперовские пары в плёнке кубита, давая спад T₁ и коррелированные всплески, которых не описывает ни один паулиевский декодер. Liu с соавторами дали этому количественную оценку: при размещении драйвера на отдельном кристалле, соединённом индиевыми бампами, ошибка на клиффорд составила 1.2(1)%, из которых 0.96(2)% были некогерентными и отнесены к отравлению квазичастицами, опосредованному фотонами через резонансные миллиметровые антенные моды модуля D[3]. Их решение неэкзотично — ограничить полосу импульсов драйвера — и даёт прогноз 0.1% для резонансных и 0.01% для сложных последовательностей D[3]. Что сдвигает этот предел: инженерия щели, ловушки квазичастиц, поглотители миллиметрового диапазона и семейства логики без резисторов смещения (ERSFQ/eSFQ, адиабатический квантовый потоковый параметрон).
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: пятикубитный процессор SEEQC с SFQ-управлением в том же flip-chip модуле при 10 mK, однокубитная точность выше 99% с пиками до 99.9%, один цифровой вход, демультиплексируемый на несколько кубитов D[1]C[2]. «Типичного на масштабе» не существует: каждый SFQ-результат получен на ≤ 5 кубитах, и ни один из них не выполнял двухкубитный гейт и не прогонял цикл QEC.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2014 | Предложено резонансное управление последовательностями SFQ-импульсов | McDermott & Vavilov | S[5] |
| 2014 | 4,544 потоковых ЦАП на кристалле для 512 кубитов через 56 проводов | D-Wave | D[6] |
| 2019 | Первый однокубитный SFQ-гейт на трансмоне, ≈ 95% | Wisconsin / Syracuse | D[4] |
| 2023 | Драйвер на отдельном кристалле: 1.2(1)% ошибки на клиффорд, из них 0.96(2)% от отравления | Wisconsin, Syracuse, NIST | D[3] |
| 2024 | Мультиплексированный контроллер на адиабатической логике при 4.2 K, ~1,000× сигналов на кабель | AIST, Yokohama NU, NEC | C[12] |
| 2026-03 | Пять кубитов + SFQ-управление при 10 mK; 1Q > 99%, пик 99.9% | SEEQC | D[1] |
| 2026-03 | Считывание по времени задержки флюксона в джозефсоновской линии передачи | препринт | S[16] |
Доминирующий член ошибки: отравление квазичастицами — около 80% суммарной ошибки модуля 2023 года; в модуле SEEQC он не раскрыт, поскольку статья приводит точность, но не её разложение.
Производство, материалы и цепочка поставок
Управляющий кристалл — это многослойная структура Nb/AlOx/Nb: восемь и более планаризованных ниобиевых слоёв, 10⁴–10⁶ переходов, — маршрут, отличный от двух-трёхслойного процесса «алюминий на кремнии» для кубитов, так что цепочка поставок этого узла не совпадает с кубитной D[15]. Источников мало, и они по большей части некоммерческие: линия сверхпроводниковой цифровой электроники MIT Lincoln Laboratory (семейство SFQ5ee) и её кубитная фабрика SQUILL, ныне на 200 mm пластинах, с более чем 400 поставленными устройствами C[14]; ниобиевый узел AIST, чьи библиотеки ячеек RSFQ и адиабатической логики работают при 1 kA/cm² D[13]; и SEEQC — владелец одной из считанных коммерческих многослойных сверхпроводниковых фабрик, в Elmsford, штат New York, с площадками в London и Naples C[7]. Риск по выходу годных: запасы по параметрам требуют разброса критического тока переходов в единицы процентов на тысячах переходов. Единственная датированная криогенная цифра — ~1.6 µW на кубит для SFQ против 23 mW/кубит для 4 K cryo-CMOS при выполнении двухкубитного гейта S[17]G. Экспортная уязвимость асимметрична: правило BIS от 2024-09-06 ввело ECCN 3A901.a для CMOS-схем, спроектированных для работы при ≤ 4.5 K, — критерий проектного назначения, который захватывает проектные файлы cryo-CMOS, но, если читать буквально, не ниобиевую SFQ; последняя оказывается затронута через 3A904, 3B904 и 4A906 G[18]. Единые точки отказа: рефрижераторы растворения, оборудование посадки на индиевые бампы, установки напыления ниобия и CMP.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Трансмонам требуется примерно один коаксиал привода плюс одна потоковая линия на кубит; платформа класса KIDE рекламирует > 4,000 ВЧ-линий для «более 1000 кубитов» CC · 2026-06-16">G — это уже потолок подхода «коаксиал на кубит». SFQ подставляет вместо этого тактовый сигнал плюс низкоскоростной поток инструкций D[1]; потоковые ЦАП D-Wave служат доказательством существования с другого конца той же идеи — 4,544 преобразователя на кристалле, программируемые через 56 проводов, с нулевым статическим рассеянием D[6]. На 10³ кубитов коаксиал работоспособен; на 10⁴ он проваливается по сечению криостата и тепловой нагрузке; на 10⁶ сходится только цифровое разветвление внутри криостата. Латентность — второй приз: декодирование в реальном времени при d = 5 стоит 63 µs полного оборота D[23], а расположенный рядом декодер снимает и кабель, и переход на 300 K. Считывания SFQ пока не касается — флюксонная схема существует как препринт без заявленной точности S[16], — как и потокового смещения, которое SEEQC относит к будущим работам C[2].
Роль в стеке
Путь платформы: сверхпроводящий трансмон (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). Узлу требуется литография сверхпроводящих кубитов плюс маршрут flip-chip модуля, а даёт он холодную цифровую подложку, на которой разместился бы криогенный декодер на кристалле. On-chip flux-DAC D-Wave требуют его в буквальном смысле — каждый DAC есть SFQ-петля хранения потока, заполняемая по одному кванту D[6], — это единственная зависимость узла из второго семейства носителей (отжиг), и именно она делает его хабом переноса. Он замещает комнатнотемпературные стойки управления и конкурирует с 4 K cryo-CMOS — замещение с ценой, поскольку cryo-CMOS переиспользует коммерческие фабрики, EDA и верификацию, тогда как SFQ нужна ниобиевая экосистема, средства проектирования которой коммерческие лишь на физическом уровне (экстракция, LVS, DRC) и академические выше RTL — лицензируемого системного маршрута не существует. Он конфликтует с самим трансмоном: фотоны переключения, которые делают SFQ быстрой, — это те же фотоны, что отравляют кубит. Внедиагональное прочтение — холодное производство: это производственный ответ на проблему управления, и именно поэтому ведущий актор здесь владелец фабрики, а не поставщик приборов. Вклад в производный такт (сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс): нейтральный — гейты остаются на уровне десятков наносекунд, так что раунд остаётся 0.65 µs с наибольшим членом — считыванием, против измеренного цикла QEC 1.1 µs D[23]. Соседние пустые слоты: потоковое смещение на SFQ для гейтовых трансмонов (DAC отжигателя существует), считывание на SFQ, криогенный декодер, питаемый синдромным трафиком по SFQ.
Верификация (QCVV)
Каждая заглавная цифра — это среднее по клиффордам из рандомизированного бенчмаркинга D[4]D[3]D[1]. RB — неподходящий инструмент для характерного отказа этого узла: квазичастичные всплески редки, коррелированы и немарковские, тогда как RB предполагает марковский, не зависящий от гейта канал и усредняет всплески в слегка ухудшенное среднее, — так что модуль может пройти проверку на 99.9% и всё равно порождать коррелированные многокубитные ошибки, ломающие декодер поверхностного кода. Работа 2023 года разделила когерентную и некогерентную ошибку D[3]; заявление 2026 года об «отсутствии детектируемого отравления квазичастицами» доходит до нас только через прессу C[2]. Чего не хватает повсеместно: мониторинга зарядовой чётности при непрерывном тактировании, T₁ с включённым и выключенным тактом, любых измерений на уровне QEC. Независимого воспроизведения нет — список авторов работы 2026 года целиком состоит из сотрудников Seeqc D[1]. Противоречия: аннотация говорит «выше 99%» D[1], пресса — «выше 99.5%» C[2] (доверять следует аннотации); и «нановатты на кубит» C[2] против ~1.6 µW/кубит S[17] — расхождение в три порядка.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| SEEQC | разработчик / поставщик | США | Модуль SFQ-управления при mK; владеет коммерческой Nb-фабрикой | D[1]C[7] |
| IBM | пользователь / интегратор | США | Интеграция SFQ совместно с SEEQC в рамках QBI; параллельно хеджируется через cryo-CMOS | P[10]C[22] |
| Hypres | предшественник по ИС | США | Материнская компания, из которой в 2019 г. выделилась SEEQC; > $100 M прежних инвестиций в SFQ | C[7] |
| Univ. of Wisconsin–Madison | исследования | США | Породила резонансное SFQ-управление; ведёт исследования отравления | S[5]D[3] |
| Syracuse University | исследования | США | Изготовление кубитов и диагностика для многокристальных работ | D[3] |
| NIST Boulder | исследования / поставщик | США | Изготовление и метрология ниобиевой SFQ | D[3] |
| MIT Lincoln Laboratory | поставщик (фабрика) | США | Цифровой процесс SFQ5ee; кубитная фабрика SQUILL | C[14] |
| D-Wave | разработчик (смежный) | Канада | Потоковые ЦАП на кристалле, заменяющие управляющие провода | D[6] |
| AIST | исследования / фабрика | Япония | Библиотеки ячеек Nb RSFQ и адиабатической логики | D[13] |
| NEC | исследования | Япония | Мультиплексированный контроллер кубитов при 4.2 K совместно с AIST | C[12] |
| DARPA | спонсор программы | США | QBI; SEEQC участвует через IBM, а не как исполнитель | G[11] |
| IonQ | поставщик (оспаривается) | США | Владеет SkyWater, упомянутой в отчётах D-Wave по форме 10-K | C[19]G[20] |
Деньги.
- 2020-09-16 · SEEQC · раунд серии A · 22.4 M · EQT Ventures (лид), FAM AB, M Ventures (5 M) · накопленно > $29 M · закрыт C[7]
- 2025-01-16 · SEEQC · раунд роста · $30 M · SIP Global, NordicNinja, Booz Allen Ventures, лид не назван · закрыт P[8]
- 2025-06-12 · SEEQC + IBM · интеграция SFQ в рамках DARPA QBI · сумма не раскрыта · названный исполнитель — IBM · объявлено P[10]P · 2026-03-10">G
- 2026-06-29 · SEEQC · форма S-1 для обычного IPO на Nasdaq (SEQC), подана параллельно соглашению о SPAC-слиянии с Allegro Merger Corp (оценка предприятия 1 B, PIPE на 65 M) · размер размещения не определён · подана P[9]P; · 2026-07-02">G
- 2026-08-25 · SEEQC / Allegro Merger Corp · SPAC-слияние расторгнуто по соглашению об урегулировании; Allegro получает до 2 M расходов плюс 6 M акциями по pre-money оценке 1.3 B при будущем IPO, поглощении или привлечении ≥ 100 M · расторгнуто G[25]
- 2026-07-31 · IonQ / SkyWater · M&A · ~$1.8 B · закрыта C[19]G
Рынок и цепочка поставок. Рынка SFQ-управления не существует — один вендор, одна демонстрация, IPO на стадии регистрации. Концентрация находится выше по потоку: оборудование напыления ниобия и CMP, установщики индиевых бампов, рефрижераторы растворения. Вне линии SEEQC западные мощности сверхпроводниковой цифровой электроники — это по сути Lincoln Laboratory C[14], а наиболее заметный в отчётности SEC контрактный вариант, SkyWater, теперь принадлежит IonQ C[19]G[20]. Платят за это только G3 и G4; G7 — вторично, G1/G2/G5 не платят ничего.
ИС и стандарты. Позиция SEEQC опирается на портфель Hypres — патенты на схемотехнику RSFQ и ниобиевый процесс, переданные в 2019 г. C[7]; датированного счёта патентных семейств получить не удалось. Стандартов на SFQ-управление кубитами не существует; ближайшая общая проектная база — библиотека ячеек AIST D[13] и наборы проектных данных MIT-LL C[14].
Дорожные карты и послужной список. SEEQC: милликельвиновое SFQ-управление (обещано 2021–22 · как управление масштаба кристалла · поставлено 2026-03 на пяти кубитах) D[1]; цифровое потоковое управление и считывание на кристалле (обещано 2026-03 · без даты · не поставлено) C[2]; листинг (обещан 2026-06 · на 2026 г. · S-1 на регистрации; маршрут через SPAC оставлен 2026-08-25) P[9]. Тяжёлую физику компания выдала с опозданием на четыре-пять лет и ни разу не на масштабе — её заявления о точности следует воспринимать всерьёз, а заявления о масштабировании скептически. IBM: SFQ — это хедж рядом с cryo-CMOS, причём её обещания по управляющей электронике держатся лучше, чем обещания по модулям G. D-Wave: десятилетие поставленного цифрового управления на кристалле — правда, для отжигателей D[6].
Стратегическое прочтение. Победители: владельцы ниобиевых технологических мощностей — SEEQC и, через Lincoln Laboratory, правительство США, — плюс тот из трансмонных вендоров, кто интегрирует первым, вероятнее всего IBM. Проигравшие: поставщики комнатнотемпературного управления, чья выручка в расчёте на кубит исчезает внутри присоединённого кристалла. По совокупности свидетельств в замещении лидирует конкурент: у cryo-CMOS есть полная демонстрация QEC D[21] и данные по чётности на масштабе парка C[22]; у SFQ — пять кубитов и ни одного двухкубитного гейта. Сила поставщика сохраняется лишь до тех пор, пока поставщик остаётся ещё и единственной фабрикой.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ встраивается ровно туда, куда эта справка постоянно возвращается: никто не измеряет управляемые SFQ кубиты протоколами, которые видят реальный механизм отказа. Конкретно: спектроскопия зарядовой чётности и коррелированных ошибок при включаемом и выключаемом такте; бенчмаркинг с учётом всплесков, сообщающий хвост распределения, а не среднее RB; и независимый маршрут воспроизведения. Для этого нужен криостат, а не фабрика, и на выходе получается то, чего не публикует ни один вендор: частота коррелированных ошибок на единицу тактового времени.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждают, если до конца 2027 г. какая-либо группа опубликует двухкубитный гейт с приводом от SFQ с ошибкой ниже 1%, управляемое SFQ устройство более чем на десять кубитов или измерение зарядовой чётности, показывающее отсутствие коррелированных с тактом всплесков на протяжении часов. Понижают, если к концу 2028 г. не будет существовать SFQ-модуля более чем на двадцать кубитов либо опубликованное разложение покажет отравление выше 0.1% на клиффорд. Лучший случай к 2029 г.: SFQ-управление плюс потоковое смещение на SFQ в модуле IBM или SEEQC на масштабе 10² кубитов, с декодером, размещённым рядом. Худший случай: cryo-CMOS выигрывает на экономике экосистемы, а SFQ выживает только в виде потоковых ЦАП в стиле D-Wave. Открытые вопросы: (1) переживёт ли «отсутствие детектируемого отравления квазичастицами» непрерывное тактирование при скважностях, характерных для QEC? (2) Способно ли потоковое смещение на SFQ обеспечить постоянную стабильность, необходимую трансмонам? (3) Кто будет изготавливать SFQ-пластины в объёме, если линия SEEQC насытится, а SkyWater находится внутри IonQ? Следить: за раскрытиями в форме S-1 у SEEQC, за любым препринтом о двухкубитном SFQ-гейте, за следующим составом участников QBI.
Источники
[1] Seeqc · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D
[2] Quantum Computing Report · SEEQC integrated qubit control logic at millikelvin · 2026-03 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/ P
[3] Liu, Ballard, Olaya et al. · "SFQ-Based Digital Control of Superconducting Qubits in a Multichip Module" · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07-24 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310 D
[4] Leonard et al. · "Digital coherent control of a superconducting qubit" · Phys. Rev. Applied 11, 014009 · 2018-06-20 · https://arxiv.org/abs/1806.07930 D
[5] McDermott & Vavilov · "Accurate qubit control with single flux quantum pulses" · Phys. Rev. Applied 2, 014007 · 2014 · https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.2.014007 S
[6] Bunyk et al. (D-Wave) · "Architectural considerations in a superconducting quantum annealing processor" · arXiv:1401.5504 · 2014-01-21 · https://arxiv.org/abs/1401.5504 D
[7] SEEQC · Series A, $22.4 M, led by EQT Ventures · 2020-09-16 · https://seeqc.com/resources/seeqc-secures-22.4-million-in-series-a-round-strategic-investment-led-by-eqt-ventures C
[8] PRWeb / SIP Global Partners · $30 M round for SEEQC · 2025-01-16 · https://www.prweb.com/releases/sip-global-partners-participates-in-30m-round-for-seeqc-developer-of-the-worlds-first-full-stack-processor-for-quantum-computers-302352970.html P
[9] Businesswire · SEEQC files registration statement for an IPO · 2026-06-29 · https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering P
[10] Quantum Computing Report · SEEQC and IBM, SFQ control integration under QBI · 2025-06-12 · https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/ P
[11] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[12] AIST, Yokohama National University, Tohoku University, NEC · microwave-multiplexed qubit controller (npj QI 10.1038/s41534-024-00849-2) · 2024-06-03 · https://www.nec.com/en/press/202406/global_20240603_02.html C
[13] "RSFQ and adiabatic quantum-flux-parametron cell libraries on a 1 kA/cm² niobium process" · Scientific Reports · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41598-025-20666-7 D
[14] MIT Lincoln Laboratory · SQUILL Foundry · accessed 2026-09-03 · https://www.ll.mit.edu/r-d/projects/squill-foundry C
[15] Tolpygo (MIT-LL) · "Superconductor digital electronics: scalability and energy efficiency issues" · arXiv:1602.03546 · 2016-02-10 · https://arxiv.org/pdf/1602.03546 D
[16] "Fluxon time-delay readout of a superconducting qubit protected by a spectral gap in a JTL" · arXiv:2603.13175 · 2026-03 · https://arxiv.org/html/2603.13175 S
[17] Kawabata et al. · cryogenic control resource review · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 · https://arxiv.org/abs/2601.03922 S
[18] BIS · CCL additions, ECCN 3A901/3A904/3B904/4A906 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[19] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[20] SEC EDGAR · "SkyWater" in D-Wave 10-K filings 2023–2026 · 2026-02-26 · https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982 G
[21] HRL Laboratories · 18-qubit SiGe QPU with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216 (Nature 2026-07-29) · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
[22] IBM Research · cryo-CMOS control system, part 2 · APS abstract · 2026-03-16 · https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2 C
[23] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[24] Neeman R. · Superconductor Electronics Monitor 2026 (v1.1, 2026-09-06; до v1.0 — SFQ Technology Monitor 2026) · Qodeh · DOI концепции 10.5281/zenodo.21860767 · DOI версии 10.5281/zenodo.22537315 · https://qodeh.com/publications/superconductor-electronics-monitor-2026/ P
[25] SeeQC, Inc. · Settlement, Termination and Release Agreement с Allegro Merger Corp. (приложение 2.2 к регистрационному заявлению) · SEC EDGAR · 2026-08-25 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026095175/ea028847004ex2-2.htm G
Открытые пункты верификации
- Противоречие по точности: аннотация «выше 99%» [1] против прессы «выше 99.5%» [2]; основной текст за платным доступом.
- Число кубитов (пять), 10 mK и «нановатты на кубит» взяты из прессы [2], а не из аннотации [1].
- Противоречие по мощности: нановатты на кубит [2] против ~1.6 µW/кубит [17].
- Ссылка [5] и Likharev & Semenov (1991) процитированы по стандартной литературе.
- Параметры процесса SFQ5ee MIT-LL получить не удалось; [14] описывает только кубитную фабрику.
- Датированного китайского результата 2025–26 гг. по SFQ-управлению кубитами обнаружить не удалось; активность SIMIT и Nanjing не верифицирована.
- Датированного счёта патентных семейств по SFQ-управлению кубитами из поименованной базы данных нет.
- Выручка, денежные средства и объём размещения SEEQC в [9] не раскрыты; оценка предприятия взята из отраслевой прессы.
- Сверхпроводниковые возможности SkyWater выведены из упоминаний в отчётах D-Wave по форме 10-K [20].
Chip-integrated microwave control (ions)
Ion gate drive synthesised as electrical signals and delivered by conductors inside the trap chip instead of by laser beams.
Verdict. Fidelity records are real but two-ion; the ~200-sources-per-1,000-qubits wiring claim remains a 2023 design study, with no multi-zone chip-integrated microwave device published as of 2026-09-03.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The control layer of the laser-free ion machine: the electronics generating the qubit drive, the chip conductors radiating it, and the wiring between. Hyperfine splittings sit at 1–13 GHz, so the wavelength exceeds the whole trap and nothing is focused. Addressing is geometric, via the near field of a trace tens of micrometres from the ion, or spectral, when a static magnetic gradient gives each ion its own resonance. One family descends from NIST Boulder's near-field gates of the early 2010s, carried today by Oxford Ionics inside IonQ; the other is Wunderlich's magnetic-gradient-induced coupling from Siegen, commercialised by eleQtron as MAGIC.
Coordinates: carrier affinity 1.0, fully fabricated — the ion is natural, everything this node owns is lithographic; no characteristic time and no entangling action of its own; no readout, fluorescence stays optical; no mobility, the structure is static and ions are transported past it; microwave modality at room-temperature placement, only routing on-chip; Pauli error structure, no leakage channel of its own; MEMS-class manufacturing, a multilayer surface-electrode metal stack. The node dates from 2024, when the sub-part-per-million single-qubit gate D[3] and the first fielded MAGIC demonstrator C[8] arrived.
Physics & limits
A 10 GHz photon carries ~40 µeV against an optical Raman photon's ~2 eV. Driving through a virtual excited state costs spontaneous scattering, which floors laser gates near 10⁻⁴ and converts part of that error into leakage; a microwave drive touches no excited state, so the term vanishes. What remains is classical — source amplitude and phase noise, magnetic-field noise, calibration drift — hence a floor of 1.5(4)×10⁻⁷ per Clifford on a ⁴³Ca⁺ clock qubit, T₂ ≈ 70 s, at room temperature, unshielded, calibration error below 10⁻⁸ D[3].
The bill arrives in current: spin–motion coupling, the entangling ingredient treated in the sibling gate brief, needs a gradient, and a gradient at the ion means amperes microns away. Three consequences follow. Ohmic dissipation, since the 10 GHz copper skin depth is sub-micrometre and the heat lands in the chip holding the ion; global reach, since every ion sees a drive whose wavelength dwarfs the trap, so selectivity must be built from routing or frequency separation; and drive-induced motional heating, which shows up not as a control error but as a degraded entangling gate later. Superconducting traces and on-chip switching that keeps unselected zones cold would move the floor.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-05-22 | 1,000 fully connected qubits from ~200 signal sources (design) | Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) | S[2] |
| 2023-05-22 | ~40–2,600 gate layers per second projected | Oxford Ionics | S[2] |
| 2024-05-30 | First MAGIC demonstrator delivered, 10 qubits, Hamburg | eleQtron / NXP / ParityQC | C[8] |
| 2024-12-05 | 1Q error 1.5(4)×10⁻⁷ per Clifford, no magnetic shielding | Oxford (Lucas group) | D[3] |
| 2025-10-20 | 2Q error 8.4(7)×10⁻⁵, no ground-state cooling | Oxford Ionics / IonQ | D[4] |
Every record above was taken on one or two ions in a laboratory trap; no public device drives eight or more zones from chip-integrated conductors. The largest ion machine in service, the 98-ion Helios, is laser-driven with 1,228 electrodes and ≥7 wavelengths, and spends ~55 ms per full-width layer on transport, sorting and cooling against a ~70 µs gate D[1]. The dominant Oxford error term is decoherence plus leakage and measurement, not the drive electronics D[3]; at system scale it should be crosstalk and drive-induced heating, neither published.
Manufacturing, materials & supply chain
The chip is an RF circuit that happens to trap ions: metal levels with a top layer sized for ~1 A at gigahertz frequencies, vias moving the DC fan-out off the ion-facing surface, and — in WISE — switching devices integrated in a form "compatible with its fabrication and operation constraints", synthesis left outside S[2]. That is a semiconductor-fab specification, not an optics-shop one, and it explains capital allocation better than any roadmap slide. IonQ bought Oxford Ionics for 1.075 B (closed 2025-09-17) G, then the 200 mm foundry SkyWater for ~1.8 B (closed 2026-07-31) G, while disclosing only a "semiconductor-based approach to manufacturing" C[6]. In Germany the split is contractual: eleQtron builds trap and MAGIC hardware, NXP the control and regulation electronics, ParityQC the architecture layer G[7].
No yield, uniformity or cost-per-qubit figure is public for a microwave trap chip as of 2026-09-03. The one quotable ratio is 0.2 signal sources per qubit at 1,000 qubits S[2], against a laser system's per-zone beam path and ≥7 wavelengths D[1]. Single points of failure sit in trap fabrication — Sandia, Infineon, Honeywell in-house, IonQ's captive SkyWater — not in the commodity microwave chain; export exposure runs through the September 2024 US quantum controls, ECCN unverified.
Control, readout & I/O burden
Per qubit: one tone at 1–13 GHz with sub-milliradian phase control, plus trap DC voltages and a stable magnetic environment. The naive build gives one synthesiser, amplifier and coaxial feedthrough per zone, and it is feedthrough count and heat load, not qubits, that stops the machine at a few hundred. WISE answers with demultiplexing — synthesis at room temperature, simple switches on the chip, one shared high-power signal fanned out to the selected zone — yielding ~200 sources for 1,000 qubits at 40–2,600 layers per second S[2]. That is the move superconducting digital control makes when one digital input feeds several qubits D[13].
At 10³ qubits the binding question is whether an on-chip switch can sit micrometres from an ion without charging dielectrics or adding electric-field noise: unpublished, and the load-bearing unknown here. At 10⁴ the wall is thermal — parallel gates dissipating tens of milliwatts to watts each cannot run together in a 4 K trap with a one-watt cooling budget, so parallelism trades against clock rate, which the record's room-temperature operation avoids at the price of higher anomalous heating D[3]. At 10⁶ nothing published applies; it needs gigahertz synthesis on-chip. Latency stays comfortable: 10–1,000 µs gates leave FPGA control three orders of magnitude of headroom, the inverse of the superconducting case.
Role in the stack
The node sits on the path Trapped ions — electronic gates, chip control (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). It requires surface-electrode ion-trap microfabrication, specifically the current-carrying traces; it provides the signal sources for the electronic near-field microwave gate; it replaces laser control of ions. The switching price is precise: gate lasers go, but cooling, state-preparation and readout lasers stay, so a "laser-free" machine still carries optics, the trap chip becomes a microwave design problem, and the species choice narrows to hyperfine ions with a usable clock transition. The off-diagonal reading is a natural carrier driven by a wholly fabricated control structure — the manufacturing burden moves off the qubit onto the chip around it.
Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 1.5×10⁻³ s — seven gate layers of today's electronic gate plus readout and reset, no transport — against ~5.5×10⁻² s on a transport-based machine of the Helios type D[1]. Neighbouring empty slots: cryogenic on-chip microwave synthesis; a trap-qualified on-chip current switch with a published electric-field-noise spectrum; superconducting current traces in an ion trap.
Verification (QCVV)
The 10⁻⁷ figure is a randomised-benchmarking number whose per-Clifford decay is comparable to slow drift, so it states as much about long-run stability and the leakage and SPAM model as about the gate D[3]. Benchmarking here does not capture spectator crosstalk from the global far field, a.c. Zeeman shifts on neighbours, or drive-induced heating, which surfaces only in a later entangling gate. No simultaneous randomised benchmarking, crosstalk-RB or cycle benchmarking exists for a chip-integrated microwave device, and the 8.4(7)×10⁻⁵ two-qubit result has no independent replication as of 2026-09-03 D[4]. Two source issues: the main report attributes gate durations of 225.8 µs (2025) and ≈120 µs (2024) to a paper whose abstract states neither, so those are carried as reported; and WISE's source count and layer rate are architectural estimates S[2], not measurements.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IonQ (incl. Oxford Ionics) | developer | US / UK | Chip-integrated microwave control; electronic 2Q gate at 8.4(7)×10⁻⁵; owns WISE | D[4], S[2] |
| eleQtron | developer | DE | MAGIC static gradient plus global microwave; builds the QSea processor | C[8] |
| NXP Semiconductors | supplier | NL / DE | Control and regulation electronics for the QSea demonstrators | G[7] |
| ParityQC | supplier | AT | Architecture and algorithm layer for QSea | G[7] |
| DLR Quantum Computing Initiative | user / funder | DE | QSea I, 2023-03-01 → 2027-02-28, demonstrator in Hamburg | G[7] |
| SkyWater Technology | supplier (captive) | US | 200 mm foundry acquired by IonQ, closed 2026-07-31 | G |
| Oxford (Lucas group) | research | UK | 1Q record 1.5(4)×10⁻⁷ with an on-chip microwave resonator | D[3] |
| Universal Quantum | developer | UK | Global microwave plus magnetic gradients; no dated figure verified | — |
| Quantinuum | competitor | US | Laser control at scale, 1,228 electrodes, ≥7 wavelengths | D[1] |
| DARPA (QBI) | funder | US | Stage A included Oxford Ionics; Stage B includes IonQ | G |
Money.
- 2023-03-01 · DLR QCI with eleQtron, NXP, ParityQC · QSea I contract to 2027-02-28 · value not disclosed · active G[7]
- 2024-05-30 · eleQtron, NXP, ParityQC · QSea I demonstrator delivered, Hamburg · no amount · delivered C[8]
- 2025-06-09 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · closed 2025-09-17 G
- 2025-07-08 / 2025-10-12 · IonQ · equity · 1.0 B then 2.0 B at 93/share · cash 3.0 B, Q2-2026 revenue $80.1 M · closed G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B incl. IonQ · up to $15 M each · announced G
- 2026-01-26 · IonQ · M&A, SkyWater · ~1.8 B (15.00 cash + 0.4883 shares per share) · closed 2026-07-31 G
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M, €54 M backlog · closed C[9]G
Market & supply chain. The enabling equipment is microwave synthesis and amplification — AWG and direct-digital sources, GaN/GaAs amplifiers, coaxial feedthroughs — a commoditised dual-use base with almost no vendor bargaining power, unlike the narrow-linewidth-laser oligopoly the optical machines need. Concentration risk migrates upstream into multilayer trap fabrication, the segment IonQ has internalised; unit economics are undisclosed. G3 (early fault tolerance) pays through gate fidelity and G7 (deployable systems) through removal of the gate-laser optical table; G4 pays later, G1 and G6 not at all.
IP & standards. The relevant families are Oxford Ionics' electronic-qubit-control filings (Ballance/Malinowski lineage from 2019, now IonQ-assigned), the Siegen magnetic-gradient family behind MAGIC, and Universal Quantum's modular-microwave filings. No dated patent-database query was run, so no count is claimed; no litigation, standard or open-source stack is specific to microwave ion control.
Roadmaps & track record. IonQ (promised 2025-06-13 · for 2026 · 256 qubits at 99.99% · slipped to commissioning H1 2027); IonQ (promised 2025-06-13 · for 2027 · 10,000 physical qubits on one chip · no multi-zone chip-integrated microwave data as of 2026-09-03); IonQ (promised 2025-06-13 · for 2030 · 2 M physical / 40–80 k logical) RG; eleQtron with DLR (promised 2023-03 · for year one · a MAGIC demonstrator in Hamburg · delivered 2024-05-30), QSea II (for 2027-02-28 · industry-ready successor · no public target) G[7]C[8]. IonQ's gate physics leads the world and its component claims have held; its scale claims have not, the 2020 roadmap having missed 4,000 qubits by 2026 roughly 40-fold, and the architecture behind the 10,000-qubit promise is still a paper. eleQtron is small and has delivered what it contracted for, where the deliverable was a demonstrator rather than a fidelity record.
Strategic reading. If this works at 10³ ions, value accrues to whoever owns a qualified multilayer trap line plus an RF design team; IonQ has bought both, and NXP gives the European line the same pairing without vertical integration. The losers are the laser supply chain and the integration advantage of the optical incumbents, since Helios's 1,228 electrodes and seven wavelengths do not transfer to a microwave chip D[1]. The substitution threat runs the other way with equal force — laser control has run 98 ions with all-to-all connectivity, microwave control two — so the node trades proven scale for a better error floor and a better wiring asymptote.
Open niche: the unmeasured quantities here are all QCVV quantities — no simultaneous randomised benchmarking, crosstalk-RB or cycle benchmarking on a chip-integrated microwave device, no drive-induced heating spectrum versus gate current, no calibration-drift model of the kind a 10⁻⁷ gate sustained over hours requires. A small group can own that suite without owning a trap, partnering with one of the few laboratories that have devices; the on-chip demultiplexing question is structurally digital fan-out, as in superconducting single-flux-quantum control.
Outlook & open questions
Confirm if a device with ≥8 zones driven by chip-integrated conductors is published with simultaneous-RB crosstalk figures before 2027-12, if IonQ commissions 256 qubits at 99.99% in H1 2027 on full-register rather than pairwise benchmarking, or if eleQtron publishes a QSea II fidelity before 2027-02-28. Demote if no multi-zone device appears by end-2027, or if the first one reports drive-induced heating forcing one source per zone, since the wiring advantage then evaporates. Best case by 2029: a 10³-ion register wired by on-chip switching at ~200 sources, two-qubit error near 10⁻⁴, no gate lasers. Worst case: the records stand, the architecture does not, and microwave control survives as the single-qubit layer of an optically entangled machine.
Open questions. (1) How much anomalous heating do drive currents inject at entangling-gate gradients? (2) Can an on-chip switch operate micrometres from an ion without dielectric charging? (3) Room temperature or 4 K, given that lower heating buys no headroom for parallel drive? (4) Does frequency addressing scale past ~10 ions per chain? (5) In a static register, is the derived clock gate- or transport-limited?
Sources
[1] Quantinuum · Helios, 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465; Nature, Jun 2026 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[2] Malinowski, Allcock, Ballance · How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer · PRX Quantum 4, 040313 · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[3] Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas · Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level · arXiv · 2024-12-05 · https://arxiv.org/abs/2412.04421 D
[4] Hughes, Srinivas, Löschnauer, Knaack, Matt, Ballance, Malinowski, Harty, Sutherland · Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling · arXiv · 2025-10-20 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[5] IonQ · Completion of the Oxford Ionics acquisition · newsroom · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[6] IonQ · Completion of the SkyWater acquisition · newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[7] DLR Quantum Computing Initiative · QSea I project page · accessed 2026-09-03 · https://qci.dlr.de/en/qsea-i/ G
[8] NXP Semiconductors · NXP, eleQtron and ParityQC reveal their first quantum computing demonstrator · newsroom · 2024-05-30 · https://www.nxp.com/company/about-nxp/newsroom/NW-NXP-ELEQTRON-AND-PARITYQC-FIRST-QUANTUM C
[9] eleQtron · €57 million Series A · newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[10] IonQ · Accelerated roadmap · blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R
[11] IonQ · Second-quarter 2026 results · newsroom · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy C
[12] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[13] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (Seeqc) · A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D
[14] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
Open verification items
- Electronic-gate duration 225.8 µs (2025) / ≈120 µs (2024): from the main report via arXiv:2510.17286, whose abstract gives neither figure.
- Universal Quantum: DLR contract value, funding and 2025–2026 status unverified (site gave no dated figures; /news 404 on 2026-09-03).
- NIST Boulder near-field microwave gate (Ospelkaus et al., ~2011): cited as lineage only, from the standard literature without a numbered source, no number attached.
- ECCN for ion-trap microwave control chips under the September 2024 US quantum export controls: not verified.
- QSea I / QSea II contract values in EUR, patent counts for the three families, and per-qubit cost or yield for microwave trap chips: no public figure found.
Интегрированное на чипе СВЧ-управление (ионы)
Возбуждение гейтов на ионах синтезируется как электрические сигналы и подводится проводниками внутри чипа ловушки, а не лазерными лучами.
Вердикт. Рекорды точности реальны, но получены на двух ионах; заявление о разводке «~200 источников на 1,000 кубитов» остаётся проектным исследованием 2023 г., и по состоянию на 2026-09-03 не опубликовано ни одного многозонного устройства с интегрированным на чипе СВЧ-управлением.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. Акторы и экономика).
Идентичность и происхождение
Слой управления безлазерной ионной машины: электроника, формирующая возбуждение кубита, проводники чипа, излучающие его, и разводка между ними. Сверхтонкие расщепления лежат в диапазоне 1–13 ГГц, так что длина волны превышает размеры всей ловушки и ничего не фокусируется. Адресация либо геометрическая — через ближнее поле дорожки, отстоящей от иона на десятки микрометров, — либо спектральная, когда статический магнитный градиент даёт каждому иону собственный резонанс. Одно семейство происходит от ближнепольных гейтов NIST Boulder начала 2010-х и сегодня развивается силами Oxford Ionics внутри IonQ; другое — это связь, наводимая магнитным градиентом, по Wunderlich из Siegen, коммерциализованная eleQtron под маркой MAGIC.
Координаты: сродство к носителю 1.0, полностью изготавливаемое — ион естественен, всё, чем владеет этот узел, литографично; собственного характерного времени и собственного запутывающего действия нет; считывания нет, флуоресценция остаётся оптической; подвижности нет, структура статична, а ионы транспортируются мимо неё; модальность СВЧ, размещение при комнатной температуре, на чипе только разводка; паулиевская структура ошибок, собственного канала утечки (leakage) нет; производство класса MEMS, многослойный металлический стек поверхностных электродов. Узел датируется 2024 г., когда появились однокубитный гейт с ошибкой ниже одной миллионной D[3] и первый поставленный заказчику демонстратор MAGIC C[8].
Физика и пределы
Фотон 10 ГГц несёт ~40 мкэВ против ~2 эВ у оптического рамановского фотона. Возбуждение через виртуальное возбуждённое состояние оплачивается спонтанным рассеянием, которое устанавливает для лазерных гейтов предел около 10⁻⁴ и переводит часть этой ошибки в утечку (leakage); СВЧ-возбуждение не задействует возбуждённых состояний, поэтому это слагаемое исчезает. Остаётся классика — амплитудный и фазовый шум источника, шум магнитного поля, дрейф калибровки, — отсюда предел 1.5(4)×10⁻⁷ на клиффорд на часовом кубите ⁴³Ca⁺ при T₂ ≈ 70 с, при комнатной температуре, без магнитного экранирования, с ошибкой калибровки ниже 10⁻⁸ D[3].
Счёт выставляется в амперах: спин-колебательная связь — запутывающий ингредиент, разобранный в родственной справке по гейту, — требует градиента, а градиент в точке иона означает амперы в микронах от него. Отсюда три следствия. Омические потери, поскольку глубина скин-слоя меди на 10 ГГц субмикронна, а тепло выделяется в том самом чипе, который держит ион; глобальный охват, поскольку каждый ион видит возбуждение, длина волны которого много больше ловушки, так что селективность приходится строить из разводки или частотного разнесения; и наводимый возбуждением нагрев движения, который проявляется не как ошибка управления, а позже — как ухудшенный запутывающий гейт. Сверхпроводящие дорожки и коммутация на чипе, оставляющая невыбранные зоны холодными, сдвинули бы этот предел.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-05-22 | 1,000 полностью связанных кубитов от ~200 источников сигнала (проект) | Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) | S[2] |
| 2023-05-22 | Прогноз ~40–2,600 гейтовых слоёв в секунду | Oxford Ionics | S[2] |
| 2024-05-30 | Поставлен первый демонстратор MAGIC, 10 кубитов, Гамбург | eleQtron / NXP / ParityQC | C[8] |
| 2024-12-05 | Однокубитная ошибка 1.5(4)×10⁻⁷ на клиффорд, без магнитного экранирования | Oxford (группа Lucas) | D[3] |
| 2025-10-20 | Двухкубитная ошибка 8.4(7)×10⁻⁵, без охлаждения в основное состояние | Oxford Ionics / IonQ | D[4] |
Каждый рекорд выше получен на одном или двух ионах в лабораторной ловушке; ни одно публично известное устройство не возбуждает восемь и более зон от интегрированных на чипе проводников. Крупнейшая находящаяся в эксплуатации ионная машина — 98-ионный Helios — управляется лазерами, имеет 1,228 электродов и ≥7 длин волн и тратит ~55 мс на слой полной ширины на транспорт, сортировку и охлаждение при длительности гейта ~70 мкс D[1]. Доминирующее слагаемое ошибки в оксфордском эксперименте — декогеренция плюс утечка (leakage) и измерение, а не электроника возбуждения D[3]; на системном масштабе им должны стать перекрёстные помехи и наводимый возбуждением нагрев, но ни то, ни другое не опубликовано.
Производство, материалы и цепочка поставок
Чип представляет собой ВЧ-схему, которая по совместительству удерживает ионы: слои металлизации с верхним слоем, рассчитанным на ~1 А на гигагерцевых частотах, переходные отверстия, уводящие разветвление цепей постоянного тока с обращённой к иону поверхности, и — в WISE — коммутирующие приборы, интегрированные в форме, «совместимой с ограничениями его изготовления и эксплуатации», при том что синтез сигнала вынесен наружу S[2]. Это спецификация полупроводниковой фабрики, а не оптической мастерской, и она объясняет распределение капитала лучше любого слайда дорожной карты. IonQ купила Oxford Ionics за 1.075 B (закрыто 2025-09-17) G, затем 200-мм фабрику (foundry) SkyWater за ~1.8 B (закрыто 2026-07-31) G, раскрыв при этом лишь «основанный на полупроводниках подход к производству» C[6]. В Германии разделение закреплено контрактом: eleQtron делает ловушку и аппаратуру MAGIC, NXP — электронику управления и регулирования, ParityQC — архитектурный слой G[7].
Ни выхода годных, ни однородности, ни стоимости в расчёте на кубит для СВЧ-чипа ловушки публично не известно по состоянию на 2026-09-03. Единственное поддающееся цитированию соотношение — 0.2 источника сигнала на кубит при 1,000 кубитов S[2] против позонного оптического тракта и ≥7 длин волн у лазерной системы D[1]. Единые точки отказа находятся в изготовлении ловушек — Sandia, Infineon, собственное производство Honeywell, кэптивная SkyWater у IonQ, — а не в серийной СВЧ-цепочке; экспортная уязвимость проходит через американский квантовый экспортный контроль сентября 2024 г., ECCN не верифицирован.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
На кубит: один тон в диапазоне 1–13 ГГц с субмиллирадианным управлением фазой, плюс постоянные напряжения ловушки и стабильное магнитное окружение. Наивная реализация даёт по одному синтезатору, усилителю и коаксиальному вводу на зону, и машину останавливают на нескольких сотнях именно число вводов и тепловая нагрузка, а не кубиты. WISE отвечает демультиплексированием — синтез при комнатной температуре, простые ключи на чипе, один общий мощный сигнал, разветвляемый на выбранную зону, — что даёт ~200 источников на 1,000 кубитов при 40–2,600 слоёв в секунду S[2]. Это тот же ход, который делает сверхпроводниковое цифровое управление, когда один цифровой вход питает несколько кубитов D[13].
На 10³ кубитах связывающий вопрос — способен ли ключ на чипе находиться в микрометрах от иона, не заряжая диэлектрики и не добавляя шума электрического поля: не опубликовано, и это здесь несущая неизвестность. На 10⁴ стена тепловая: параллельные гейты, рассеивающие каждый от десятков милливатт до ватт, не могут работать вместе в ловушке при 4 K с бюджетом охлаждения в один ватт, так что параллелизм разменивается на тактовую частоту; работа при комнатной температуре, на которой поставлен рекорд, этого избегает ценой более высокого аномального нагрева D[3]. На 10⁶ ничего опубликованного не применимо; потребуется гигагерцевый синтез на самом чипе. Задержка остаётся комфортной: гейты длительностью 10–1,000 мкс оставляют управлению на FPGA три порядка запаса — картина, обратная сверхпроводниковому случаю.
Роль в стеке
Узел лежит на пути платформы Ионы в ловушках — электронные гейты, чиповое управление (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). Он требует микроизготовления ионной ловушки с поверхностными электродами, а именно токоведущих дорожек; он даёт источники сигнала для электронного ближнепольного СВЧ-гейта; он заменяет лазерное управление ионами. Цена перехода очерчена точно: гейтовые лазеры уходят, но лазеры охлаждения, подготовки состояния и считывания остаются, так что «безлазерная» машина всё равно несёт оптику, чип ловушки превращается в задачу СВЧ-проектирования, а выбор сорта ионов сужается до ионов со сверхтонкой структурой и пригодным часовым переходом. Внедиагональное прочтение — естественный носитель, управляемый целиком изготавливаемой управляющей структурой: производственная нагрузка переносится с кубита на окружающий его чип.
Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 1.5×10⁻³ с — семь слоёв сегодняшнего электронного гейта плюс считывание и сброс, без транспорта — против ~5.5×10⁻² с на машине транспортного типа вроде Helios D[1]. Соседние пустые слоты: криогенный синтез СВЧ на чипе; аттестованный для ловушки токовый ключ на чипе с опубликованным спектром шума электрического поля; сверхпроводящие токоведущие дорожки в ионной ловушке.
Верификация (QCVV)
Цифра 10⁻⁷ получена рандомизированным бенчмаркингом, причём спад на один клиффорд сопоставим с медленным дрейфом, так что она говорит о долговременной стабильности и о модели утечки (leakage) и SPAM не меньше, чем о самом гейте D[3]. Бенчмаркинг здесь не улавливает перекрёстных помех на ионы-наблюдатели от глобального дальнего поля, переменных зеемановских сдвигов у соседей и наводимого возбуждением нагрева, который всплывает лишь в последующем запутывающем гейте. Для устройства с интегрированным на чипе СВЧ-управлением не существует ни одновременного рандомизированного бенчмаркинга, ни crosstalk-RB, ни циклического бенчмаркинга, а двухкубитный результат 8.4(7)×10⁻⁵ не имеет независимого воспроизведения по состоянию на 2026-09-03 D[4]. Две проблемы с источниками: основной отчёт приписывает длительности гейта 225.8 мкс (2025) и ≈120 мкс (2024) статье, в аннотации которой нет ни той, ни другой, поэтому они приводятся так, как сообщены; а число источников и темп слоёв у WISE — архитектурные оценки S[2], а не измерения.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IonQ (вкл. Oxford Ionics) | разработчик | США / Великобритания | Интегрированное на чипе СВЧ-управление; электронный двухкубитный гейт на уровне 8.4(7)×10⁻⁵; владеет WISE | D[4], S[2] |
| eleQtron | разработчик | Германия | Статический градиент MAGIC плюс глобальное СВЧ-поле; строит процессор QSea | C[8] |
| NXP Semiconductors | поставщик | Нидерланды / Германия | Электроника управления и регулирования для демонстраторов QSea | G[7] |
| ParityQC | поставщик | Австрия | Архитектурный и алгоритмический слой для QSea | G[7] |
| DLR Quantum Computing Initiative | пользователь / грантодатель | Германия | QSea I, 2023-03-01 → 2027-02-28, демонстратор в Гамбурге | G[7] |
| SkyWater Technology | поставщик (кэптивный) | США | 200-мм фабрика, приобретена IonQ, сделка закрыта 2026-07-31 | G |
| Oxford (группа Lucas) | исследования | Великобритания | Однокубитный рекорд 1.5(4)×10⁻⁷ с СВЧ-резонатором на чипе | D[3] |
| Universal Quantum | разработчик | Великобритания | Глобальное СВЧ-поле плюс магнитные градиенты; ни одной датированной цифры не подтверждено | — |
| Quantinuum | конкурент | США | Лазерное управление на масштабе, 1,228 электродов, ≥7 длин волн | D[1] |
| DARPA (QBI) | грантодатель | США | В стадию A входила Oxford Ionics; в стадию B входит IonQ | G |
Деньги.
- 2023-03-01 · DLR QCI с eleQtron, NXP, ParityQC · контракт QSea I до 2027-02-28 · сумма не раскрыта · действует G[7]
- 2024-05-30 · eleQtron, NXP, ParityQC · демонстратор QSea I поставлен, Гамбург · сумма не указана · поставлен C[8]
- 2025-06-09 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · закрыто 2025-09-17 G
- 2025-07-08 / 2025-10-12 · IonQ · размещение акций · 1.0 B, затем 2.0 B по 93/акцию · денежные средства 3.0 B, выручка Q2-2026 $80.1 M · закрыто G
- 2025-11-06 · DARPA · стадия B QBI, в т. ч. IonQ · до $15 M на участника · объявлено G
- 2026-01-26 · IonQ · M&A, SkyWater · ~1.8 B (15.00 деньгами + 0.4883 акции за акцию) · закрыто 2026-07-31 G
- 2026-05-05 · eleQtron · Series A · €57 M, портфель заказов €54 M · закрыто C[9]G
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающее оборудование — это синтез и усиление СВЧ: AWG и прямые цифровые источники, усилители на GaN/GaAs, коаксиальные вводы, — серийная база двойного назначения, где у поставщиков почти нет переговорной силы, в отличие от олигополии узкополосных лазеров, необходимых оптическим машинам. Риск концентрации смещается вверх по цепочке — в многослойное изготовление ловушек, сегмент, который IonQ забрала внутрь; удельная экономика не раскрыта. G3 (ранняя отказоустойчивость) оплачивает это через точность гейтов, а G7 (развёртываемые системы) — через устранение оптического стола гейтовых лазеров; G4 платит позже, G1 и G6 не платят вовсе.
ИС и стандарты. Релевантные семейства — заявки Oxford Ionics по электронному управлению кубитами (линия Ballance/Malinowski с 2019 г., ныне переуступленные IonQ), зигенское семейство по магнитному градиенту, лежащее в основе MAGIC, и заявки Universal Quantum по модульному СВЧ-подходу. Датированный запрос к патентной базе не выполнялся, поэтому никакого количества не утверждается; ни судебных разбирательств, ни стандартов, ни открытого программного стека, специфичных для СВЧ-управления ионами, нет.
Дорожные карты и послужной список. IonQ (обещано 2025-06-13 · на 2026 г. · 256 кубитов с точностью 99.99% · сдвинуто на ввод в эксплуатацию в первом полугодии 2027 г.); IonQ (обещано 2025-06-13 · на 2027 г. · 10,000 физических кубитов на одном чипе · данных по многозонному интегрированному на чипе СВЧ-устройству на 2026-09-03 нет); IonQ (обещано 2025-06-13 · на 2030 г. · 2 M физических / 40–80 k логических) RG; eleQtron совместно с DLR (обещано 2023-03 · на первый год · демонстратор MAGIC в Гамбурге · поставлен 2024-05-30), QSea II (на 2027-02-28 · пригодный для промышленности преемник · публичного целевого показателя нет) G[7]C[8]. Физика гейтов у IonQ — лучшая в мире, и её заявления по компонентам подтверждались; заявления по масштабу — нет: дорожная карта 2020 г. промахнулась по 4,000 кубитов к 2026 г. примерно в 40 раз, а архитектура, стоящая за обещанием в 10,000 кубитов, до сих пор существует только на бумаге. eleQtron невелика и поставила то, о чём договаривалась, — правда, поставкой был демонстратор, а не рекорд точности.
Стратегическое прочтение. Если это заработает на 10³ ионов, стоимость достанется тому, кто владеет аттестованной линией многослойных ловушек плюс командой ВЧ-проектирования; IonQ купила и то, и другое, а NXP даёт европейской линии ту же связку без вертикальной интеграции. Проигрывают лазерная цепочка поставок и интеграционное преимущество оптических старожилов, поскольку 1,228 электродов и семь длин волн Helios на СВЧ-чип не переносятся D[1]. Угроза замещения действует и в обратную сторону с той же силой — лазерное управление отработало на 98 ионах с полной связностью, СВЧ-управление на двух, — так что узел меняет доказанный масштаб на лучший предел ошибки и лучшую асимптотику разводки.
Открытая ниша: неизмеренные здесь величины — все до одной величины QCVV: нет ни одновременного рандомизированного бенчмаркинга, ни crosstalk-RB, ни циклического бенчмаркинга на устройстве с интегрированным на чипе СВЧ-управлением, нет спектра наводимого возбуждением нагрева в зависимости от тока гейта, нет модели дрейфа калибровки того рода, какой требует гейт с ошибкой 10⁻⁷, удерживаемой часами. Небольшая группа способна владеть этим набором методик, не владея ловушкой, работая в партнёрстве с одной из немногих лабораторий, где такие устройства есть; вопрос демультиплексирования на чипе структурно есть цифровое разветвление, как в сверхпроводниковом управлении на одиночных квантах потока (SFQ).
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если до 2027-12 будет опубликовано устройство с ≥8 зонами, возбуждаемыми интегрированными на чипе проводниками, с цифрами перекрёстных помех по одновременному RB; если IonQ введёт в эксплуатацию 256 кубитов с точностью 99.99% в первом полугодии 2027 г. по бенчмаркингу на полном регистре, а не попарному; или если eleQtron опубликует точность QSea II до 2027-02-28. Понизить, если к концу 2027 г. многозонное устройство не появится или если первое такое устройство сообщит о наводимом возбуждением нагреве, вынуждающем ставить по одному источнику на зону, поскольку тогда преимущество в разводке испаряется. Лучший сценарий к 2029 г.: регистр на 10³ ионов, разведённый коммутацией на чипе при ~200 источниках, двухкубитная ошибка около 10⁻⁴, гейтовых лазеров нет. Худший сценарий: рекорды устоят, а архитектура нет, и СВЧ-управление выживет как однокубитный слой оптически запутываемой машины.
Открытые вопросы. (1) Сколько аномального нагрева вносят токи возбуждения при градиентах, нужных для запутывающего гейта? (2) Может ли ключ на чипе работать в микрометрах от иона без зарядки диэлектриков? (3) Комнатная температура или 4 K, если меньший нагрев не даёт запаса для параллельного возбуждения? (4) Масштабируется ли частотная адресация дальше ~10 ионов в цепочке? (5) В статическом регистре производный такт ограничен гейтом или транспортом?
Источники
[1] Quantinuum · Helios, 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465; Nature, Jun 2026 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[2] Malinowski, Allcock, Ballance · How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer · PRX Quantum 4, 040313 · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[3] Smith, Leu, Miyanishi, Gely, Lucas · Single-qubit gates with errors at the 10⁻⁷ level · arXiv · 2024-12-05 · https://arxiv.org/abs/2412.04421 D
[4] Hughes, Srinivas, Löschnauer, Knaack, Matt, Ballance, Malinowski, Harty, Sutherland · Trapped-ion two-qubit gates with >99.99% fidelity without ground-state cooling · arXiv · 2025-10-20 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[5] IonQ · Completion of the Oxford Ionics acquisition · newsroom · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[6] IonQ · Completion of the SkyWater acquisition · newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[7] DLR Quantum Computing Initiative · QSea I project page · accessed 2026-09-03 · https://qci.dlr.de/en/qsea-i/ G
[8] NXP Semiconductors · NXP, eleQtron and ParityQC reveal their first quantum computing demonstrator · newsroom · 2024-05-30 · https://www.nxp.com/company/about-nxp/newsroom/NW-NXP-ELEQTRON-AND-PARITYQC-FIRST-QUANTUM C
[9] eleQtron · €57 million Series A · newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[10] IonQ · Accelerated roadmap · blog · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R
[11] IonQ · Second-quarter 2026 results · newsroom · 2026-08 · https://www.ionq.com/news/ionq-announces-record-second-quarter-2026-revenues-growing-287-yoy C
[12] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[13] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (Seeqc) · A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature · Nature Electronics · 2026-03-10 · https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D
[14] Quantum Computing Report · Quantum Art extends Series A to $140 M · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
Открытые пункты верификации
- Длительность электронного гейта 225.8 мкс (2025) / ≈120 мкс (2024): из основного отчёта через arXiv:2510.17286, в аннотации которой нет ни той, ни другой цифры.
- Universal Quantum: сумма контракта с DLR, финансирование и статус в 2025–2026 гг. не верифицированы (сайт не дал датированных цифр; /news отдаёт 404 на 2026-09-03).
- Ближнепольный СВЧ-гейт NIST Boulder (Ospelkaus и др., ~2011): цитируется только как происхождение, по стандартной литературе без нумерованного источника, никакой цифры к нему не привязано.
- ECCN для чипов СВЧ-управления ионными ловушками в рамках американского квантового экспортного контроля сентября 2024 г.: не верифицирован.
- Суммы контрактов QSea I / QSea II в евро, количество патентов по трём семействам, а также стоимость на кубит или выход годных для СВЧ-чипов ловушек: публичных цифр не найдено.
PIC-generated tweezers / integrated optics for atoms
Generating, routing and collecting the light that traps, addresses and images single atoms from a photonic integrated circuit instead of free-space optics.
Verdict. Four atoms trapped from a chip, fifty addressed through a chip, zero gates through either. Until a PIC holds atoms far enough from its surface to run Rydberg gates, this is packaging, not a scaling path.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Move the optics that hold and address single atoms — lenses, modulators and deflectors on a metre-scale breadboard — onto a photonic chip. Two functions hide under one node and only the first is trap generation: emitting tweezer light from the chip (Pasqal, four rubidium atoms, ~27.5 s lifetime, August 2026 C[1]), and coupling trapped atoms to on-chip photonics for imaging and collection (Chicago, 64 free-space tweezers over >100 nanophotonic cavities D[3]; a 50-atom, 784-channel glass waveguide array D[4]). Reconfiguring traps on chip, nobody has shown.
Control and fabrication: room-temperature optical control from a photonic IC, wrapping a natural carrier it never becomes. Error structure: coherent — coupling loss, cross-talk (0.4% measured D[4]) and surface-induced light shifts, not decoherence.
Physics & limits
A rubidium tweezer needs roughly a millikelvin of depth: several milliwatts focused to a micron waist at high numerical aperture. A grating or metasurface emitter can do that, and Pasqal's lifetime matches its own bulk systems C[1], so coupling loss is not the first wall. Power is next: a thousand traps is watts on chip, where scattered light and coupler heating bind first.
The first wall is the surface. Rydberg states are enormously polarisable, so adsorbate-induced stray fields and blackbody radiation from a nearby dielectric shift and broaden the line every neutral-atom two-qubit gate depends on. Chicago holds atoms a few hundred nanometres above the chip for cavity coupling D[3] — excellent for photon collection, hopeless for a blockade gate. A trap-generating chip must project its focus tens to hundreds of microns clear of itself, spending much of the footprint advantage. The second wall is reconfiguration: crossed deflectors sweep continuously and are already the bandwidth limit above ~10⁴ atoms, while on-chip switching is thermo-optic (microseconds to milliseconds, milliwatts dissipated each) or electro-optic in lithium niobate (nanoseconds, lossier, not trap-grade yet). What moves the floor: surface passivation letting atoms sit closer, and a low-loss switch fabric beating deflector rates.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | 64 tweezers over >100 nanophotonic cavities, 99.2% imaging fidelity, atoms a few hundred nm above the surface | University of Chicago | D[3] |
| 2026-08 | 4 Rb atoms trapped by light from a SiN chip, ~27.5 s lifetime, stated as matching bulk optics | Pasqal | C[1] |
| 2026-08 | 50 addressed ⁸⁷Rb atoms through a glass waveguide array: 0.4% cross-talk, 2.9 dB insertion loss, 93% fill, 118 Hz loss repair, 784-channel chip | USTC | D[4] |
Two to three orders below free-space systems on atom count, and no gate or transport has run through a chip-generated trap anywhere. The 784-channel chip is the strongest scaling evidence, and it addresses atoms rather than trapping them.
Manufacturing, materials & supply chain
Silicon nitride photonic-IC processes; the 50-atom array uses glass waveguides D[4]. Pasqal's photonics came from Aeponyx at an undisclosed price under 18 months before the August 2026 release, and no foundry partner is named C[2]. Nearest merchant capacity: imec's PIXEurope pilot line (~EUR 400 M, 2024-11-24) and GlobalFoundries' Quantum Technology Solutions ($375 M CHIPS letter of intent, 2026-05-21) — both name photonics as an output, neither names atom traps G[5]G[6]. Thin-film lithium niobate vendors HyperLight and Lightium are the candidates if fast switching becomes the requirement P[7]. No yield, per-channel cost or export-control category for atom-trap photonics was found as of 2026-09-04.
Control, readout & I/O burden
The claim is footprint: Pasqal states up to 50× smaller optics once trap light is routed on chip C[1]. At four atoms the burden is a few fibre couplings; the question starts at hundreds, where it becomes power per channel, fibre count into vacuum and switching bandwidth — none of which is published. The 784-channel chip at 2.9 dB insertion loss is the only channel-count datum D[4]. A chip removes an optical table's alignment and drift burden and adds a fixed geometry unless switches are integrated.
Role in the stack
It replaces free-space tweezer and addressing optics on the alkali neutral-atom path (Pasqal, QuEra, Infleqtion, Atom Computing) and requires a photonic-IC process underneath, providing no connectivity, gate or code of its own. Contribution to the derived clock is nil today; at scale, on-chip switching could become a new clock term if it cannot match deflector reconfiguration — the opposite of the intended effect. The same pattern runs on the ion side, where Sandia supplies Quantinuum integrated photonics for laser delivery G[8]. Neighbouring empty slots: a gate through a chip-generated trap, and on-chip transport.
Verification (QCVV)
Pasqal's lifetime and 50× footprint projection are company-reported without replication, and "matching bulk optics" is measured against its own systems, not an external reference C[1]. The Chicago and USTC results carry no vendor roadmap and neither reports a gate fidelity, because neither has run a gate. Nothing published measures what matters most — trap depth, position stability and Rydberg-line shift against distance from the chip surface.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do here | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Pasqal | developer | FR | Only chip-generated atom traps demonstrated | C[1] |
| Aeponyx | supplier | CA | SiN photonics behind Pasqal's chip; acquired | C[2] |
| University of Chicago | research | US | Atom array over nanophotonic cavities, background-free imaging | D[3] |
| USTC | research | CN | 50-atom addressing array, 784-channel chip | D[4] |
| GlobalFoundries | supplier | US | Quantum unit naming photonics as an output | G[6] |
| HyperLight | supplier | US | Lithium niobate for fast switching | P[7] |
Money. 2024-09 · HyperLight and Lightium · Series B and seed · 37 M and 7 M · Summit Partners; Vsquared and Lakestar · closed PG. 2025 (undated) · Pasqal · M&A of Aeponyx · undisclosed · closed, stated as under 18 months before 2026-08 C[2]. 2026-08-28 · Pasqal · SPAC merger · ~$360 M cash · Nasdaq PSQL · closed P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G.
Market & supply chain. The supply base is the general photonic-foundry ecosystem, not scarce; the scarce asset is trap design know-how, and Pasqal's arrived with one acquired startup — a single point of failure if that team disperses. What it threatens is the incumbent free-space chain: deflectors from AA Opto-Electronic and Gooch & Housego, the only vendors named in published tweezer work D[9]. It pays for G3 and G4 by cutting footprint and alignment labour, nothing for G1, G2 or G5.
IP & standards. Aeponyx's pre-acquisition silicon-nitride portfolio is the core asset; Pasqal has disclosed nothing of its contents. No dated patent-family count for chip-generated atom tweezers was found as of 2026-09-04, and no standards activity addresses trap-grade photonics.
Roadmaps & track record. Pasqal states >10,000 atoms and 100 logical qubits by this route with no date attached R[1], against one slip already on the free-space side — 10,000 physical moved from 2026 to 2028, 100 logical to 2029 R[10]P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. First demonstration August 2026: no delivery record to score, and no rival chip-trap roadmap exists.
Strategic reading. If on-chip generation scales past the dozens it undercuts the free-space chain every tweezer and ion machine depends on and moves bargaining power to photonic foundries selling into datacom volumes; Pasqal wins by leading in a component competitors must then buy or build. If cross-talk, power and the surface problem cap channel counts in the tens, it stays packaging and the incumbent vendors keep their position — the likelier outcome on today's evidence.
Open niche: No benchmark exists for chip-generated trap quality against free-space tweezers. A small QCVV team could define one — trap depth per milliwatt delivered, position stability over hours, cross-talk at stated channel count, Rydberg-line shift versus distance from the chip — before a second vendor's claims need adjudicating. The last decides whether this can carry a gate at all.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: anyone runs a two-qubit gate through a chip-generated trap; chip-trapped atom count reaches the hundreds; a second vendor enters. Best case 2029: chip tweezers hold hundreds to thousands of atoms at free-space fidelity, shrinking a rack enough to change system cost. Worst case: the surface constraint forces long working distances, the footprint gain evaporates, and integrated optics stays confined to imaging and collection, where it already works. Open: how far from the chip must atoms sit for a clean Rydberg line; can on-chip switching beat deflector reconfiguration. Watch: Pasqal's next update and any gate through a chip trap.
Sources
[1] Pasqal · "Pasqal brings qubit control on-chip" — four Rb atoms from a SiN PIC, ~27.5 s lifetime, up to 50× optical footprint reduction claimed, >10,000 atoms / 100 logical qubits long-term target · company newsroom · 2026-08-10 · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/ C
[2] "Pasqal demonstrates photonic chip-based control for neutral-atom quantum computers" — Aeponyx acquisition stated as under 18 months earlier, terms undisclosed, no foundry named · The Quantum Insider · 2026-08-10 · https://thequantuminsider.com/2026/08/10/pasqal-photonic-chip-control-neutral-atom-quantum-computers/ P
[3] Menon, Glachman, Pompili, Dibos, Bernien (University of Chicago) · "An integrated atom array–nanophotonic chip platform with background-free imaging" · Nature Communications 15, 6156 · 2024-07-22 · https://www.nature.com/articles/s41467-024-50355-4
[4] Hu, Zhang, Ma, Zhang, Chen, Zhu, Fan, Zhang, Wang, Li, Ren, Guo, Zou · "A scalable chip-integrated single-photon source array based on 50 individually addressable neutral atoms" · arXiv:2608.15637 · 2026-08-16 · https://arxiv.org/abs/2608.15637
[5] imec · European Commission and Chips JU select the PIXEurope consortium to lead the European photonic-IC pilot line · press release · 2024-11-24 · https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[6] GlobalFoundries · launch of Quantum Technology Solutions, $375 M CHIPS letter of intent · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
[7] "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash" — HyperLight 37 M Series B, Lightium 7 M seed · optics.org · 2024-09 · https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[8] Sandia National Laboratories · renewed four-year CRADA with Quantinuum; MESA integrated-photonics chips for trapped-ion laser delivery · lab news · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[9] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · 448-atom architecture; AA Opto-Electronic DTSX-400 deflectors and Hamamatsu imaging named in the apparatus · Nature 649, 39 · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[10] Pasqal · SPAC merger completed, ~$360 M cash, Nasdaq PSQL; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 · The Quantum Insider · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
Open verification items
- The institutional affiliation of the 50-atom array authors is inferred from the author list (Zou, Guo, Ren, Li) as USTC; the abstract page does not state it.
- Aeponyx acquisition price and closing date remain undisclosed; only "less than 18 months" before 2026-08-10 is stated anywhere found.
- No independent replication of Pasqal's 27.5 s lifetime or of the 50× footprint projection, and no numbers behind the projection.
- No measurement anywhere of Rydberg-line shift or broadening as a function of atom–chip distance in a trap-generating geometry; the millikelvin-depth and milliwatt-per-trap figures in Physics are standard tweezer scalings, not values quoted by these sources.
- No yield, per-channel cost or export-control classification for atom-trap photonics was found.
Пинцеты, формируемые PIC / интегральная оптика для атомов
Формирование, разводка и сбор света, который удерживает, адресует и отображает одиночные атомы, — на фотонной интегральной схеме вместо оптики свободного пространства.
Вердикт. Четыре атома захвачены светом с чипа, пятьдесят адресованы через чип, гейтов ни там, ни там — ноль. Пока PIC не удерживает атомы достаточно далеко от собственной поверхности, чтобы шли ридберговские гейты, это вопрос компоновки, а не путь масштабирования.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Перенести на фотонный чип ту оптику, которая удерживает и адресует одиночные атомы, — линзы, модуляторы и дефлекторы, разложенные на оптической плите метрового масштаба. Под одним узлом прячутся две функции, и формированием ловушек является только первая: излучение света пинцетов с чипа (Pasqal, четыре атома рубидия, время жизни ~27.5 с, август 2026 г. C[1]) и связывание захваченных атомов с фотоникой на чипе ради получения изображений и сбора света (Chicago, 64 пинцета в свободном пространстве над более чем 100 нанофотонными резонаторами D[3]; массив стеклянных волноводов на 784 канала с 50 атомами D[4]). Реконфигурацию ловушек на чипе не показал никто.
Управление и изготовление: оптическое управление при комнатной температуре со стороны фотонной ИС — обёртка вокруг природного носителя, которым она сама никогда не станет. Структура ошибок: когерентная — потери при вводе излучения, перекрёстные помехи (измеренные 0.4% D[4]) и наведённые поверхностью световые сдвиги, а не декогеренция.
Физика и пределы
Рубидиевому пинцету нужна глубина порядка милликельвина: несколько милливатт, сфокусированных в перетяжку микронного размера при высокой числовой апертуре. Решёточный или метаповерхностный излучатель это обеспечивает, а время жизни у Pasqal совпадает с её же объёмными системами C[1] — значит, первой стеной оказываются не потери при вводе. Следующей идёт мощность: тысяча ловушек — это уже ватты на чипе, где раньше всего связывают рассеянный свет и нагрев элементов ввода.
Первая стена — сама поверхность. Ридберговские состояния колоссально поляризуемы, поэтому паразитные поля от адсорбатов и излучение чёрного тела от близкого диэлектрика сдвигают и уширяют ту самую линию, на которой держится любой двухкубитный гейт нейтральных атомов. В Chicago атомы удерживают в нескольких сотнях нанометров над чипом ради связи с резонатором D[3] — превосходно для сбора фотонов и безнадёжно для гейта на блокаде. Чип, формирующий ловушку, обязан выносить свой фокус на десятки-сотни микрон от самого себя, растрачивая значительную часть выигрыша по занимаемой площади. Вторая стена — реконфигурация: скрещённые дефлекторы сканируют непрерывно и уже выше ~10⁴ атомов упираются в полосу пропускания, тогда как коммутация на чипе бывает либо термооптической (микросекунды-миллисекунды, по милливатту рассеиваемой мощности на элемент), либо электрооптической на ниобате лития (наносекунды, но потери выше, и до качества, пригодного для ловушек, она пока не дотягивает). Пол сдвигают две вещи: пассивация поверхности, позволяющая атомам сидеть ближе, и малопотерьная коммутационная матрица, обгоняющая дефлекторы по темпу перестроения.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | 64 пинцета над более чем 100 нанофотонными резонаторами, точность (fidelity) получения изображения 99.2%, атомы в нескольких сотнях нм над поверхностью | University of Chicago | D[3] |
| 2026-08 | 4 атома Rb, захваченные светом с SiN-чипа, время жизни ~27.5 с, заявлено как соответствие объёмной оптике | Pasqal | C[1] |
| 2026-08 | 50 адресуемых атомов ⁸⁷Rb через массив стеклянных волноводов: перекрёстные помехи 0.4%, вносимые потери 2.9 дБ, заполнение 93%, восполнение потерь с частотой 118 Гц, чип на 784 канала | USTC | D[4] |
По числу атомов это на два-три порядка ниже систем со свободной оптикой, и нигде через ловушку, сформированную чипом, не выполнялись ни гейт, ни транспорт. Самое сильное свидетельство масштабируемости — чип на 784 канала, но он атомы адресует, а не удерживает.
Производство, материалы и цепочка поставок
Техпроцессы фотонных ИС на нитриде кремния; в 50-атомном массиве использованы стеклянные волноводы D[4]. Фотоника Pasqal получена вместе с Aeponyx по нераскрытой цене менее чем за 18 месяцев до релиза августа 2026 г., партнёр-фабрика не назван C[2]. Ближайшие коммерческие мощности: пилотная линия PIXEurope у imec (~EUR 400 M, 2024-11-24) и подразделение Quantum Technology Solutions у GlobalFoundries (письмо о намерениях по CHIPS на $375 M, 2026-05-21) — обе называют фотонику в числе выпускаемого, ни одна не называет атомные ловушки G[5]G[6]. Поставщики тонкоплёночного ниобата лития HyperLight и Lightium — кандидаты на тот случай, если требованием станет быстрая коммутация P[7]. Ни выхода годных, ни стоимости канала, ни категории экспортного контроля для фотоники атомных ловушек по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Заявленное преимущество — занимаемая площадь: Pasqal утверждает, что при разводке света ловушек по чипу оптика становится компактнее до 50× C[1]. На четырёх атомах вся нагрузка — несколько волоконных вводов; вопрос начинается на сотнях, где он превращается в мощность на канал, число волокон, вводимых в вакуум, и полосу коммутации, — из этого не опубликовано ничего. Единственные данные о числе каналов — чип на 784 канала с вносимыми потерями 2.9 дБ D[4]. Чип снимает с системы нагрузку по юстировке и уходу оптического стола и добавляет фиксированную геометрию — до тех пор, пока в него не интегрированы коммутаторы.
Роль в стеке
Технология заменяет оптику пинцетов и адресации в свободном пространстве на пути нейтральных атомов щелочных элементов (Pasqal, QuEra, Infleqtion, Atom Computing) и требует под собой техпроцесса фотонных ИС, не давая при этом ни собственной связности, ни гейта, ни кода. Вклад в производный такт сегодня нулевой; при масштабировании коммутация на чипе может стать новым слагаемым такта, если не догонит дефлекторы по перестроению, — эффект, прямо противоположный задуманному. Та же картина складывается на ионной стороне, где Sandia поставляет Quantinuum интегральную фотонику для доставки лазерного излучения G[8]. Соседние пустые слоты: гейт через ловушку, сформированную чипом, и транспорт на чипе.
Верификация (QCVV)
Время жизни и прогноз сокращения площади в 50× сообщены самой компанией и не воспроизведены, а «соответствие объёмной оптике» измерено относительно её же собственных систем, а не внешнего эталона C[1]. За результатами Chicago и USTC не стоит никакой вендорской дорожной карты, и ни один из них не приводит точности гейта — просто потому, что гейт не выполнялся. Ничто из опубликованного не измеряет самого важного: глубины ловушки, стабильности положения и сдвига ридберговской линии как функции расстояния от поверхности чипа.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Pasqal | разработчик | Франция | Единственная демонстрация атомных ловушек, сформированных чипом | C[1] |
| Aeponyx | поставщик | Канада | SiN-фотоника в основе чипа Pasqal; поглощена | C[2] |
| University of Chicago | исследования | США | Массив атомов над нанофотонными резонаторами, получение изображений без фона | D[3] |
| USTC | исследования | Китай | Адресующий массив на 50 атомов, чип на 784 канала | D[4] |
| GlobalFoundries | поставщик | США | Квантовое подразделение, называющее фотонику в числе выпускаемого | G[6] |
| HyperLight | поставщик | США | Ниобат лития для быстрой коммутации | P[7] |
Деньги. 2024-09 · HyperLight и Lightium · раунды Series B и seed · 37 M и 7 M · Summit Partners; Vsquared и Lakestar · закрыты PG. 2025 (без даты) · Pasqal · поглощение Aeponyx · сумма не раскрыта · закрыто, указано как менее чем за 18 месяцев до 2026-08 C[2]. 2026-08-28 · Pasqal · слияние по схеме SPAC · ~$360 M деньгами · Nasdaq PSQL · закрыто P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G.
Рынок и цепочка поставок. Поставочная база — общая экосистема фотонных фабрик, и она не дефицитна; дефицитен ноу-хау проектирования ловушек, а к Pasqal он пришёл вместе с одним поглощённым стартапом — единая точка отказа, если эта команда разойдётся. Под угрозой оказывается действующая цепочка свободной оптики: дефлекторы AA Opto-Electronic и Gooch & Housego, единственных поставщиков, названных в опубликованных работах по пинцетам D[9]. Технология оплачивает G3 и G4, сокращая занимаемую площадь и трудозатраты на юстировку; для G1, G2 и G5 — ничего.
ИС и стандарты. Ключевой актив — портфель Aeponyx по нитриду кремния, накопленный до поглощения; его содержание Pasqal не раскрывала. Датированных данных о числе патентных семейств по атомным пинцетам, формируемым чипом, по состоянию на 2026-09-04 не найдено, а стандартизационной активности вокруг фотоники «ловушечного класса» не ведётся вовсе.
Дорожные карты и послужной список. Pasqal заявляет по этому маршруту >10,000 атомов и 100 логических кубитов, не привязывая их к дате R[1], — на фоне уже случившегося сдвига на стороне свободной оптики: 10,000 физических кубитов переехали с 2026 на 2028 г., 100 логических — на 2029 г. R[10]P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. Первая демонстрация — август 2026 г.: послужного списка поставок, который можно было бы оценить, нет, и конкурирующей дорожной карты по чиповым ловушкам не существует.
Стратегическое прочтение. Если формирование ловушек на чипе масштабируется за пределы нескольких десятков, оно подрезает цепочку свободной оптики, от которой зависит каждая пинцетная и каждая ионная машина, и переносит переговорную силу к фотонным фабрикам, продающим в объёмах датакома; Pasqal выигрывает за счёт лидерства в компоненте, который конкурентам придётся либо покупать, либо делать самим. Если же перекрёстные помехи, мощность и проблема поверхности ограничат число каналов десятками, всё останется вопросом компоновки, а действующие поставщики сохранят свои позиции — по сегодняшним свидетельствам это более вероятный исход.
Открытая ниша: Бенчмарка, сравнивающего качество ловушек, сформированных чипом, с пинцетами в свободном пространстве, не существует. Небольшая команда QCVV могла бы его определить — глубина ловушки на подведённый милливатт, стабильность положения на интервале часов, перекрёстные помехи при заявленном числе каналов, сдвиг ридберговской линии в зависимости от расстояния до чипа — раньше, чем придётся выносить суждение о заявлениях второго вендора. Последний из этих показателей и решает, способна ли технология вообще нести на себе гейт.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: кто-либо выполняет двухкубитный гейт через ловушку, сформированную чипом; число атомов в чиповых ловушках доходит до сотен; появляется второй вендор. Лучший случай к 2029 г.: чиповые пинцеты удерживают сотни-тысячи атомов с точностью на уровне свободной оптики, ужимая стойку настолько, что это меняет стоимость системы. Худший случай: ограничение со стороны поверхности вынуждает работать на больших рабочих расстояниях, выигрыш по площади испаряется, и интегральная оптика остаётся в пределах получения изображений и сбора света, где она уже работает. Открытые вопросы: на каком расстоянии от чипа должны сидеть атомы ради чистой ридберговской линии; способна ли коммутация на чипе обогнать дефлекторы по перестроению. Следить за: следующим обновлением Pasqal и любым гейтом через чиповую ловушку.
Источники
[1] Pasqal · "Pasqal brings qubit control on-chip" — four Rb atoms from a SiN PIC, ~27.5 s lifetime, up to 50× optical footprint reduction claimed, >10,000 atoms / 100 logical qubits long-term target · company newsroom · 2026-08-10 · https://www.pasqal.com/news/pasqal-brings-qubit-control-on-chip-advancing-the-path-to-fault-tolerant-quantum-computing-at-scale/ C
[2] "Pasqal demonstrates photonic chip-based control for neutral-atom quantum computers" — Aeponyx acquisition stated as under 18 months earlier, terms undisclosed, no foundry named · The Quantum Insider · 2026-08-10 · https://thequantuminsider.com/2026/08/10/pasqal-photonic-chip-control-neutral-atom-quantum-computers/ P
[3] Menon, Glachman, Pompili, Dibos, Bernien (University of Chicago) · "An integrated atom array–nanophotonic chip platform with background-free imaging" · Nature Communications 15, 6156 · 2024-07-22 · https://www.nature.com/articles/s41467-024-50355-4
[4] Hu, Zhang, Ma, Zhang, Chen, Zhu, Fan, Zhang, Wang, Li, Ren, Guo, Zou · "A scalable chip-integrated single-photon source array based on 50 individually addressable neutral atoms" · arXiv:2608.15637 · 2026-08-16 · https://arxiv.org/abs/2608.15637
[5] imec · European Commission and Chips JU select the PIXEurope consortium to lead the European photonic-IC pilot line · press release · 2024-11-24 · https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[6] GlobalFoundries · launch of Quantum Technology Solutions, $375 M CHIPS letter of intent · press release · 2026-05-21 · https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
[7] "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash" — HyperLight 37 M Series B, Lightium 7 M seed · optics.org · 2024-09 · https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[8] Sandia National Laboratories · renewed four-year CRADA with Quantinuum; MESA integrated-photonics chips for trapped-ion laser delivery · lab news · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[9] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · 448-atom architecture; AA Opto-Electronic DTSX-400 deflectors and Hamamatsu imaging named in the apparatus · Nature 649, 39 · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[10] Pasqal · SPAC merger completed, ~$360 M cash, Nasdaq PSQL; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 · The Quantum Insider · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
Открытые пункты верификации
- Институциональная принадлежность авторов 50-атомного массива выведена из списка авторов (Zou, Guo, Ren, Li) как USTC; на странице аннотации она не указана.
- Цена и дата закрытия сделки по Aeponyx остаются нераскрытыми; во всех найденных источниках сказано лишь «менее 18 месяцев» до 2026-08-10.
- Независимого воспроизведения ни времени жизни 27.5 с у Pasqal, ни прогноза сокращения площади в 50× нет, равно как нет и чисел, на которых этот прогноз построен.
- Нигде не измерены сдвиг и уширение ридберговской линии как функция расстояния «атом — чип» в геометрии с формированием ловушки; приведённые в разделе «Физика и пределы» милликельвиновая глубина и милливатты на ловушку — это стандартные оценочные соотношения для пинцетов, а не значения, взятые из указанных источников.
- Ни выхода годных, ни стоимости канала, ни классификации экспортного контроля для фотоники атомных ловушек не найдено.
Baseband electrical control (spins, Majorana)
DC-to-few-GHz voltage pulses on lithographic gate electrodes drive exchange, tunnelling and parity in spin and Majorana devices, with no resonant drive.
Verdict. The physics is settled and the wiring is not. HRL attributes roughly 80% of its CNOT error to control and calibration rather than the qubit, so cold co-location — not faster pulses — is the lever.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
Baseband control manipulates a qubit with DC-to-few-GHz voltage pulses on lithographic gates rather than a resonant drive: a pulse shifts the electrostatic potential, and with it the exchange coupling between dots or the tunnel coupling of a Majorana junction. The licence is old and precise: DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard and Whaley showed in 2000 that the Heisenberg interaction alone suffices for universal computation, at about 3× more qubits and ~10× more two-qubit operations S[1]. Every exchange-only architecture since pays that bill to delete microwave hardware.
- Control and placement: low-frequency voltage pulses generated warm, routed to millikelvin gates.
- Error structure: coherent and correlated, not stochastic — miscalibration is what the code sees.
Physics & limits
Exchange coupling J depends exponentially on detuning and barrier height, so a rotation angle is the time integral of J and a small voltage error is a proportionally large angle error. There is no drive-frequency selectivity: 1/f charge noise modulates the same potential that carries the signal, and crosstalk from a neighbouring gate is indistinguishable from an intended pulse. Hence the field's most useful number — HRL measures ~80% of its CNOT error as extrinsic, in control and calibration rather than the qubit DG. The floor is waveform accuracy and recalibration cadence, not T₂: foundry devices reach 1.31(4) ms echo coherence DG against 58 ns exchange gates DG. Moving it means a shorter electrical path — a controller on the cold stage, ideally on-die — plus automated recalibration.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-07 | Microwave-free hopping control, 2×2 array with a micromagnet gradient: hopping-gate fidelity lower bound 99.50(6)%, echo T₂ up to ~49 µs | QuTech | DG |
| 2026-07-29 | 18 exchange-only qubits from 54 dots, sequenced by a 4 K controller: mean 1Q error 2×10⁻⁴, mean CNOT 3×10⁻³ (best 9×10⁻⁴) | HRL | DG |
| 2026-07-29 | Same device, distance-5 repetition code over 200 rounds: logical error 5.0×10⁻³, Λ₅/₃ = 4.7 — bit-flip only | HRL | DG |
Dominant term: extrinsic control and calibration, ~80% of the CNOT budget.
Manufacturing, materials & supply chain
The node rides ordinary CMOS: Intel's 300 mm EUV line reports over 24,000 devices per wafer at 96% tune-up yield D[2] and Quantum Motion characterises 1,024 dots in five minutes on GlobalFoundries 22FDX C[3]. That is the asset and the exposure: each developer sole-sources one foundry it does not own — Quobly to STMicroelectronics, Quantum Motion to GlobalFoundries, Diraq to imec — so a fab-side decision is a company-level failure mode. Room-temperature pulse generation is uncontrolled, but a controller "designed to operate at" ≤4.5 K falls under ECCN 3A901.a from the design file on G: cold integration imports export control.
Control, readout & I/O burden
Baseband control costs about one line per gate and two to four gates per dot, so a naive 10³-qubit array wants 10³–10⁴ addressed lines from room temperature. HRL's counter-example is the number to hold: 296 lines and 366 DACs at ≤3.5 W driving 54 dots, with a 250 MHz on-chip sequencer and no room-temperature real-time electronics DG — ~20 DACs per qubit, cold multiplexing rather than wire elimination. At 10³ the harness is impractical without cold DACs; at 10⁴ per-qubit DAC count must fall an order of magnitude; at 10⁶ nothing exists. The binding constraint is recalibration cadence.
Role in the stack
This is a hub. It requires nothing upstream, provides the exchange gate directly, and reaches three qubit families: quantum-dot spins (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL/IBM, QuTech, Quobly, Equal1), donor spins (Silicon Quantum Computing) and Majorana devices, where gate voltages tune the dots that report parity. It competes with microwave and electric-dipole spin resonance, which buys frequency selectivity at the price of antennas and heating. Its clock contribution is negligible: exchange gates run at ~58 ns DG against 6.3 µs readout, so derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 8.5 µs here, set by readout with reset next.
Verification (QCVV)
Fidelities come from randomised benchmarking and gate-set tomography, and the headline QuTech number is a lower bound, not a point estimate DG. The 80% extrinsic share deserves most scrutiny: it is inferred from measured error against a modelled noise budget, not independently partitioned, and unreplicated. No spin device above 12 qubits has published all-pairs two-qubit fidelities, so simultaneous-operation crosstalk — this node's own failure mode — is uncharacterised at scale. HRL's Λ₅/₃ = 4.7 is a repetition code, bit-flip only, not below-threshold evidence, and its [[4,2,2]] fidelity of 0.95 is post-selected DG. On the Majorana side the control works but the qubit does not exist: parity readout is real, X-loop lifetimes ran ~1,000× shorter than Z-loop, no two-qubit operation D[11].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | Developer | USA | Only self-sequenced baseband QEC demonstration; acquired by IBM | DG |
| Diraq | Developer | Australia | SiMOS exchange qubits on imec's 300 mm line | DG |
| Quantum Motion | Developer | UK | Full-stack 300 mm CMOS system at the UK NQCC | CG |
| QuTech | Research | Netherlands | Microwave-free hopping control, 2D array | DG |
| Microsoft | Developer | USA | Gate-voltage-tuned parity measurement in tetrons | D[11] |
Money. 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, Silicon Quantum Computing · DARPA QBI Stage B · up to 15 M USD each · programme G. 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · 160 M USD · DCVC, Kembara · closed CG. 2026-05-21 · Diraq · CHIPS letter of intent · up to $38 M USD · US Commerce · non-binding G. 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicro · €134 M cumulative · closed CG. 2026-07-23 · IBM · acquires HRL · undisclosed · announced CG.
Market & supply chain. Nothing is sold as "baseband control"; what sells is foundry capacity, enriched ²⁸Si, and the warm waveform racks Quantum Machines dominates with over half of developers as customers CG. Cold integration threatens that rack business, and is why IBM bought HRL. Diraq's under-$1-per-qubit figure is a target, not a cost. This node pays for G3 and G4 on the spin path, G4 on the Majorana path if a qubit appears.
IP & standards. No patent family specific to baseband gate-voltage control was found in a named dated database as of 4 Sep 2026. The foundational exchange-only claim is a 2000 publication, long out of patent term S[1] — part of why this layer is crowded. IBM's HRL deal brings undisclosed controller IP in-house. No standards body governs gate-pulse interfaces today.
Roadmaps & track record. Diraq (2026-08-27 · 150 k physical, 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 · its 2026-07-09 release said "thousands by 2029") — low on messaging, real on devices P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Quantum Motion (full-stack delivery · met, NQCC 2025-09-15) — the only met hardware date here. HRL/IBM (no public date · QPU delivered 2026-07-29) — strongest result here. Microsoft ("years not decades" → 2029 · no two-qubit operation) — no base.
Strategic reading. If baseband control scales, foundry-native platforms inherit decades of CMOS investment free while exotic-control platforms fund their own hardware forever — the argument IBM made by buying HRL. Losers are room-temperature control-rack vendors, displaced from inside the cryostat rather than out-competed on price. The live substitution question is warm versus cold placement, not baseband versus microwave drive. Bargaining power sits with the foundries: every developer above depends on a relationship it cannot replace within a product cycle.
Open niche: the 80% extrinsic split is a modelled inference the whole spin field quotes, and nobody has independently partitioned it. A small QCVV group could run it — interleaved benchmarking against deliberately perturbed calibrations, crosstalk-resolved tomography on a borrowed device — without owning a fab. The most load-bearing unverified number in this layer.
Outlook & open questions
Confirm by 2027 if any developer publishes all-pairs two-qubit fidelities above 12 qubits, or an independent group reproduces the extrinsic/intrinsic split; demote if crosstalk caps arrays at ≤20 qubits through 2028. Best case 2029: cold self-sequenced control becomes default and two-qubit errors move from 3×10⁻³ toward 10⁻⁴. Worst case: calibration overhead outruns qubit count and the CMOS argument stalls at demonstration scale. Open questions: does the 80% figure survive independent measurement; can per-qubit DAC counts fall an order of magnitude; does recalibration keep pace with array size; does Majorana control ever get a qubit.
Sources
[1] DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard, Whaley · "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339; arXiv:quant-ph/0005116 · 2000 S — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116
[2] Neyens et al. (Intel) · 300 mm quantum-dot device statistics (>24,000 devices/wafer, 96% tune-up yield) · arXiv:2410.16583 · 2024-10 D — https://arxiv.org/abs/2410.16583
[3] Quantum Motion · full-stack silicon CMOS quantum computer delivered to the UK NQCC · 2025-09-15 C — https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
[4] HRL Laboratories · 18-qubit exchange-only SiGe processor with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-07-29 D — https://arxiv.org/abs/2604.16216
[5] Unseld, Undseth, Raymenants et al. (QuTech/Delft) · "Baseband control of single-electron silicon spin qubits in two dimensions" · Nature Communications · 2025-07-01 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-60351-x
[6] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (Diraq/imec) · eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 D — https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[7] Matsumoto et al. (Vandersypen group, QuTech/Delft) · controlled-phase gate between shuttled spins, 58 ns at 1.8 m/s · Nature 653 · 2026-05-06 D — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
[8] IBM Newsroom · "IBM to Acquire HRL Laboratories" · 2026-07-23 C — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[9] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] Diraq · utility-scale roadmap release · 2026-08-27 C — https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
[11] Microsoft Azure Quantum · single-shot interferometric parity measurement in InAs–Al tetrons · Nature 638 · 2025-02-19 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[12] Microsoft Azure Quantum · "Majorana 2" InAs–Pb tetron, ~20 s parity switching, no two-qubit operation · arXiv:2606.03884 · 2026-06 P — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[13] US Bureau of Industry and Security · interim final rule creating ECCN 3A901.a · Federal Register · 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[14] Quantum Machines · Series C press release ($170 M, PSG Equity lead) · 2025-02-25 C — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
Open verification items
The 80% extrinsic share of CNOT error is a modelled inference from HRL's noise budget, not an independent partition, and has no second-group replication.
No spin device above 12 qubits has published all-pairs two-qubit fidelities, so simultaneous-operation crosstalk is uncharacterised at scale.
The "since 2012" baseline for demonstrated baseband exchange control carries no numbered source; the 2000 exchange-only proposal is verified and cited instead.
Diraq's two 2029 targets, six weeks apart, remain unreconciled.
No dated patent-family count for baseband gate-voltage control was located in any named database.
Электрическое управление в основной полосе (спины, майорановские устройства)
Импульсы напряжения от постоянного тока до единиц GHz на литографических затворных электродах управляют обменом, туннелированием и чётностью в спиновых и майорановских устройствах — без резонансной накачки.
Вердикт. Физика вопроса решена, разводка — нет. HRL относит примерно 80% своей ошибки CNOT на управление и калибровку, а не на сам кубит, поэтому рычагом служит совмещение с холодной ступенью, а не более быстрые импульсы.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Управление в основной полосе воздействует на кубит импульсами напряжения от постоянного тока до единиц GHz, подаваемыми на литографические затворы, а не резонансной накачкой: импульс сдвигает электростатический потенциал, а вместе с ним — обменную связь между точками или туннельную связь майорановского перехода. Разрешение на такой подход старое и точное: DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard и Whaley показали в 2000 г., что одного гейзенберговского взаимодействия достаточно для универсальных вычислений — ценой примерно 3× по числу кубитов и ~10× по числу двухкубитных операций S[1]. Каждая последующая архитектура «только обмен» платит этот счёт ради устранения СВЧ-аппаратуры.
- Управление и размещение: низкочастотные импульсы напряжения формируются в тепле и разводятся к затворам при милликельвинах.
- Структура ошибки: когерентная и коррелированная, а не стохастическая — код видит именно расстройку калибровки.
Физика и пределы
Обменная связь J экспоненциально зависит от расстройки и высоты барьера, поэтому угол поворота есть интеграл J по времени, и небольшая ошибка напряжения даёт пропорционально большую ошибку угла. Селективности по частоте накачки здесь нет: фликкер-шум заряда 1/f модулирует тот же самый потенциал, который несёт сигнал, а наводка с соседнего затвора неотличима от намеренного импульса. Отсюда и самое полезное число в этой области: HRL измеряет ~80% своей ошибки CNOT как внешнюю — лежащую в управлении и калибровке, а не в кубите DG. Предел задают точность формы сигнала и частота перекалибровки, а не T₂: приборы, изготовленные на фабрике, дают эхо-когерентность 1.31(4) ms DG против обменных гейтов длительностью 58 ns DG. Сдвинуть предел означает укоротить электрический путь — контроллер на холодной ступени, в идеале на том же кристалле, — и добавить автоматизированную перекалибровку.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-07 | Управление перескоками без СВЧ, массив 2×2 с градиентом от микромагнита: нижняя граница точности гейта перескока 99.50(6)%, эхо-T₂ до ~49 µs | QuTech | DG |
| 2026-07-29 | 18 кубитов «только обмен» на 54 точках, секвенирование контроллером при 4 K: средняя ошибка 1Q 2×10⁻⁴, средняя CNOT 3×10⁻³ (лучшая 9×10⁻⁴) | HRL | DG |
| 2026-07-29 | То же устройство, код повторения расстояния 5 на 200 раундах: логическая ошибка 5.0×10⁻³, Λ₅/₃ = 4.7 — только по битовым переворотам | HRL | DG |
Доминирующий член: внешние управление и калибровка, ~80% бюджета CNOT.
Производство, материалы и цепочка поставок
Узел едет на обычной CMOS: линия Intel 300 mm с EUV даёт более 24,000 приборов на пластину при 96% выхода по успешной настройке D[2], а Quantum Motion характеризует 1,024 квантовые точки за пять минут на GlobalFoundries 22FDX C[3]. В этом одновременно и актив, и уязвимость: у каждого разработчика единственный источник — одна фабрика, которой он не владеет: Quobly — STMicroelectronics, Quantum Motion — GlobalFoundries, Diraq — imec, — так что решение на стороне фабрики становится режимом отказа уровня всей компании. Формирование импульсов при комнатной температуре не контролируется, но контроллер, «спроектированный для работы при» ≤4.5 K, подпадает под ECCN 3A901.a начиная уже с файла проекта G: холодная интеграция импортирует вместе с собой экспортный контроль.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Управление в основной полосе стоит примерно одной линии на затвор при двух-четырёх затворах на точку, поэтому наивный массив на 10³ кубитов требует 10³–10⁴ адресуемых линий от комнатной температуры. Контрпример HRL — то число, которое стоит держать в голове: 296 линий и 366 ЦАП при ≤3.5 W на 54 точки, с секвенсором 250 MHz на кристалле и без какой-либо электроники реального времени при комнатной температуре DG — то есть ~20 ЦАП на кубит: холодное мультиплексирование, а не устранение проводов. При 10³ жгут непрактичен без холодных ЦАП; при 10⁴ число ЦАП на кубит должно упасть на порядок; при 10⁶ не существует ничего. Связывающее ограничение — частота перекалибровки.
Роль в стеке
Это хаб. Он ничего не требует выше по стеку, напрямую даёт обменный гейт и достаёт до трёх кубитных семейств: спины в квантовых точках (Intel, Diraq, Quantum Motion, HRL/IBM, QuTech, Quobly, Equal1), донорные спины (Silicon Quantum Computing) и майорановские устройства, где напряжения на затворах настраивают те точки, которые сообщают чётность. Он конкурирует со СВЧ- и электродипольным спиновым резонансом, который покупает частотную селективность ценой антенн и нагрева. Вклад в такт пренебрежимо мал: обменные гейты идут за ~58 ns DG против считывания за 6.3 µs, поэтому производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс здесь ≈ 8.5 µs и задаётся считыванием, за которым идёт сброс.
Верификация (QCVV)
Точности получены из randomised benchmarking и томографии набора гейтов, причём заголовочное число QuTech — это нижняя граница, а не точечная оценка DG. Наибольшего внимания заслуживает доля внешних ошибок в 80%: она выведена из измеренной ошибки в сопоставлении с модельным бюджетом шума, а не разделена независимо, и не воспроизведена. Ни одно спиновое устройство свыше 12 кубитов не опубликовало двухкубитные точности по всем парам, поэтому наводка при одновременных операциях — собственный режим отказа этого узла — на масштабе не охарактеризована. Λ₅/₃ = 4.7 у HRL получено на коде повторения, только по битовым переворотам, и свидетельством работы ниже порога не является, а её точность 0.95 на [[4,2,2]] получена с постселекцией DG. На майорановской стороне управление работает, но кубита не существует: считывание чётности реально, времена жизни X-петли оказались примерно в 1,000× короче, чем у Z-петли, двухкубитных операций нет D[11].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| HRL Laboratories | Разработчик | США | Единственная демонстрация QEC в основной полосе с собственным секвенированием; приобретена IBM | DG |
| Diraq | Разработчик | Австралия | Обменные кубиты SiMOS на линии imec 300 mm | DG |
| Quantum Motion | Разработчик | Великобритания | Полностековая система на 300 mm CMOS в британском NQCC | CG |
| QuTech | Исследования | Нидерланды | Управление перескоками без СВЧ, двумерный массив | DG |
| Microsoft | Разработчик | США | Измерение чётности в тетронах с настройкой напряжениями на затворах | D[11] |
Деньги. 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, Silicon Quantum Computing · DARPA QBI Stage B · до 15 M USD каждому · программа G. 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · 160 M USD · DCVC, Kembara · закрыто CG. 2026-05-21 · Diraq · письмо о намерениях по CHIPS · до $38 M USD · Министерство торговли США · необязывающее G. 2026-06-03 · Quobly · Series A · €115 M · Bpifrance, SEALSQ, STMicro · €134 M накопительно · закрыто CG. 2026-07-23 · IBM · приобретает HRL · условия не раскрыты · объявлено CG.
Рынок и цепочка поставок. Как «управление в основной полосе» не продаётся ничего; продаются мощности фабрик, обогащённый ²⁸Si и тёплые стойки формирователей сигналов, на рынке которых доминирует Quantum Machines, имея в заказчиках более половины разработчиков CG. Холодная интеграция угрожает этому стоечному бизнесу — и именно поэтому IBM купила HRL. Цифра Diraq «менее $1 на кубит» — это цель, а не себестоимость. Узел обслуживает G3 и G4 на спиновом пути и G4 на майорановском, если там появится кубит.
ИС и стандарты. Патентного семейства, специфичного для управления затворными напряжениями в основной полосе, в поименованной датированной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. не найдено. Основополагающее утверждение об архитектуре «только обмен» — это публикация 2000 г., давно вышедшая за срок патентной охраны S[1], чем отчасти и объясняется теснота в этом слое. Сделка IBM по HRL заводит внутрь компании нераскрытую ИС по контроллерам. Сегодня ни один орган стандартизации не регулирует интерфейсы затворных импульсов.
Дорожные карты и послужной список. Diraq (2026-08-27 · 150 k физических, 1 k логических к 2029 г., > 2 M к 2031 г. · в её же релизе от 2026-07-09 говорилось «тысячи к 2029») — слабо по коммуникации, реально по приборам P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Quantum Motion (поставка полного стека · выполнено, NQCC 2025-09-15) — единственная выдержанная здесь аппаратная дата. HRL/IBM (публичной даты не объявлялось · QPU поставлен 2026-07-29) — сильнейший результат в узле. Microsoft («годы, а не десятилетия» → 2029 · двухкубитных операций нет) — базы нет.
Стратегическое прочтение. Если управление в основной полосе масштабируется, платформы, родные для фабрик, бесплатно наследуют десятилетия инвестиций в CMOS, тогда как платформы с экзотическим управлением вечно финансируют собственное железо — именно этот довод IBM высказала покупкой HRL. Проигрывают поставщики управляющих стоек комнатной температуры: их вытесняют изнутри криостата, а не переигрывают по цене. Живой вопрос замещения — тёплое размещение против холодного, а не основная полоса против СВЧ-накачки. Переговорная сила у фабрик: каждый перечисленный выше разработчик зависит от отношений, которые он не может заменить в пределах одного продуктового цикла.
Открытая ниша: разделение с долей внешних ошибок в 80% — это модельный вывод, который цитирует вся спиновая область, и никто не выполнил такое разделение независимо. Небольшая группа по QCVV могла бы это сделать — interleaved benchmarking против намеренно расстроенных калибровок, томография с разрешением по наводкам на одолженном устройстве — не владея фабрикой. Это самое несущее непроверенное число в данном слое.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027 г., если какой-либо разработчик опубликует двухкубитные точности по всем парам при числе кубитов свыше 12 либо если независимая группа воспроизведёт разделение на внешнюю и внутреннюю ошибку; понизить, если наводки удержат массивы на ≤20 кубитах вплоть до 2028 г. Лучший случай на 2029 г.: холодное управление с собственным секвенированием становится нормой, а двухкубитные ошибки уходят от 3×10⁻³ к 10⁻⁴. Худший случай: накладные расходы на калибровку обгоняют рост числа кубитов, и аргумент в пользу CMOS застревает на демонстрационном масштабе. Открытые вопросы: переживёт ли цифра в 80% независимое измерение; может ли число ЦАП на кубит упасть на порядок; поспевает ли перекалибровка за размером массива; получит ли майорановское управление когда-нибудь кубит.
Источники
[1] DiVincenzo, Bacon, Kempe, Burkard, Whaley · "Universal quantum computation with the exchange interaction" · Nature 408, 339; arXiv:quant-ph/0005116 · 2000 S — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0005116
[2] Neyens et al. (Intel) · 300 mm quantum-dot device statistics (>24,000 devices/wafer, 96% tune-up yield) · arXiv:2410.16583 · 2024-10 D — https://arxiv.org/abs/2410.16583
[3] Quantum Motion · full-stack silicon CMOS quantum computer delivered to the UK NQCC · 2025-09-15 C — https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
[4] HRL Laboratories · 18-qubit exchange-only SiGe processor with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-07-29 D — https://arxiv.org/abs/2604.16216
[5] Unseld, Undseth, Raymenants et al. (QuTech/Delft) · "Baseband control of single-electron silicon spin qubits in two dimensions" · Nature Communications · 2025-07-01 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-60351-x
[6] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (Diraq/imec) · eight-qubit 300 mm SiMOS device · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 D — https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
[7] Matsumoto et al. (Vandersypen group, QuTech/Delft) · controlled-phase gate between shuttled spins, 58 ns at 1.8 m/s · Nature 653 · 2026-05-06 D — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9
[8] IBM Newsroom · "IBM to Acquire HRL Laboratories" · 2026-07-23 C — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[9] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] Diraq · utility-scale roadmap release · 2026-08-27 C — https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
[11] Microsoft Azure Quantum · single-shot interferometric parity measurement in InAs–Al tetrons · Nature 638 · 2025-02-19 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[12] Microsoft Azure Quantum · "Majorana 2" InAs–Pb tetron, ~20 s parity switching, no two-qubit operation · arXiv:2606.03884 · 2026-06 P — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[13] US Bureau of Industry and Security · interim final rule creating ECCN 3A901.a · Federal Register · 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[14] Quantum Machines · Series C press release ($170 M, PSG Equity lead) · 2025-02-25 C — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
Открытые пункты верификации
Доля внешних ошибок в 80% от ошибки CNOT — это модельный вывод из бюджета шума HRL, а не независимое разделение, и она не воспроизведена второй группой.
Ни одно спиновое устройство свыше 12 кубитов не опубликовало двухкубитные точности по всем парам, поэтому наводка при одновременных операциях на масштабе не охарактеризована.
Отправная точка «с 2012 г.» для продемонстрированного обменного управления в основной полосе не подкреплена нумерованным источником; вместо неё проверено и процитировано предложение 2000 г. об архитектуре «только обмен».
Две цели Diraq на 2029 г., объявленные с интервалом в шесть недель, остаются несогласованными.
Датированного подсчёта патентных семейств по управлению затворными напряжениями в основной полосе ни в одной поименованной базе не обнаружено.
On-chip flux-DAC multiplexing
SFQ on-chip flux digital-to-analog converters that hold each qubit's or coupler's DC bias at the mK stage, replacing one room-temperature wire per bias with a multiplexed on-chip network.
Verdict. Proven at 200–300 bias wires for a several-thousand-qubit annealer; the January 2026 fluxonium result is one device with coherence but no gate fidelity, no crosstalk matrix and no peer review.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An on-chip flux DAC (Φ-DAC) is an SFQ circuit on the mK stage that latches the DC flux bias of one qubit or coupler. SFQ pulses push flux quanta (Φ₀ = h/2e) into a superconducting storage loop, which holds the bias indefinitely with no static dissipation and no room-temperature wire. D-Wave has shipped this in annealers for over a decade; the first gate-model application, a flip-chip fluxonium module, came in January 2026 D[1]C[2].
Coordinates: fabricated control layer with no intrinsic gate or readout channel; low-frequency bias at the mK stage.
Error structure is coherent — bias-setting error, crosstalk, drift — not relaxation; fabrication is superconducting multilayer lithography.
Physics & limits
The scaling argument is about duty cycle, not power efficiency. Each switching event dissipates ~I_cΦ₀, but a flux bias is reprogrammed on a calibration cadence, not a gate cadence, so thousands of latched channels sit quiescent inside a millikelvin budget that could not host one continuously driven line — unlike SFQ gate control, which pulses at circuit rates. A resource review puts SFQ control at ~1.6 µW/qubit against 2–23 mW/qubit for 4 K cryo-CMOS S[11]G.
The floor is bias resolution and stability, not coherence. The least significant flux step fixes a residual detuning; thermal cycling and trapped vortices move the working point; and every stored quantum couples magnetically to its neighbours, which is where crosstalk originates. Moving the floor needs energy-efficient SFQ families (ERSFQ/eSFQ) without static bias resistors, finer quantization, and shielding that keeps the DAC network's fields off the qubit chip.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag/key |
|---|---|---|---|
| 2025-05-20 | Advantage2 GA: 4,400+ qubits, Zephyr degree-20, 12.5 kW | D-Wave | CG |
| 2026-01-06 | "200 bias wires" for tens of thousands of qubits and couplers; parts made at NASA JPL | D-Wave | C[2] |
| 2026-01-23 | Flip-chip fluxonium + Φ-DAC: T1 ≈ 200 µs, T2* ≈ 20 µs at 10 mK, no added decoherence resolved | D-Wave | D[1] |
| 2026-03-10 | SFQ control co-integrated with qubits, 1Q > 99% (peak 99.9%) — gate, not flux, control | SEEQC | D[4]G |
| 2026-03-16 | 14 nm cryo-CMOS flux-bias ASICs on 156-qubit Heron R2, 2Q error ≈ 2.3×10⁻³ (rival) | IBM | C[5]G |
The annealer ratio is deployed; the gate-model result is one qubit, with coherence but no gate fidelity.
Manufacturing, materials & supply chain
The package bump-bonds a "high-coherence, minimal fabrication" qubit chip to a multilayer control chip across a ~7 µm gap D[1]. The supply chain is the exposure: key components were fabricated at NASA's Jet Propulsion Laboratory C[2] — a government laboratory, not a merchant foundry. D-Wave's 10-Ks state fabrication at "existing third-party foundries" with a second source demonstrated; EDGAR search returns nine "SkyWater" hits in its 2023–2026 filings G[12]. Export exposure is asymmetric and favours SFQ: ECCN 3A901.a controls CMOS ICs designed for ≤4.5 K — a design-intent test capturing a cryo-CMOS design file — while no ECCN names superconducting digital logic; only the finished ≥34-qubit machine is caught, under 4A906 G[10]G.
Control, readout & I/O burden
The node breaks the one-wire-per-bias law: 200–300 bias wires serve several thousand annealer qubits and tens of thousands of couplers C[1][2]. Annealer biases are set per program and structurally homogeneous, whereas a gate-model processor retunes per-qubit and per-coupler biases against a drifting calibration. Line count is not the only I/O: bump-bond count, readout and microwave drive are untouched. SFQ pulses are picosecond-scale, so updates are fast; settling time and neighbour disturbance are unpublished. At 10³ D-Wave already operates; at 10⁴ the ~200–300 lines is an annealer ratio, not a fluxonium one; at 10⁶ no path is described and bond density, not wire count, binds.
Role in the stack
This Control-layer node underlies the quantum-annealing path (D-Wave) and requires superconducting Nb/Al junction lithography and SFQ digital logic at the mixing-chamber stage — the DAC is an SFQ flux-storage loop, so the node hangs off SFQ digital control (ct_sfq) and gives that node its second carrier family; off-diagonally it shares cold-stage fabrication capacity. It replaces room-temperature control lines. The switching cost is a second die, flip-chip bond yield as a new failure mode, and loss of arbitrary waveform shaping on the biased node — bandwidth traded for wire count. Flux biases are quasi-static, so this node adds no term to derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset; the annealing path runs no syndrome round in any case, its cadence being calibration, not circuit, and no figure is quotable. Its empty downstream fan-out understates the case: every superconducting roadmap above ~10³ qubits meets this wall.
Verification (QCVV)
T1 (relaxation) and T2 (Ramsey) were measured on the single Φ-DAC-controlled fluxonium against a conventional control-line baseline. The comparison has limited sensitivity: T2 ≈ 20 µs is already an order of magnitude below T1 ≈ 200 µs, so "no resolvable increase" bounds rather than measures the DAC's flux noise. Unpublished: any crosstalk matrix, bias drift across thermal cycles, or gate fidelity. The source is a company whitepaper, not peer-reviewed, and unreplicated. Value conflict: D-Wave says 200 bias wires (2026-01-06) C[2] and ~300 (2026-01-23) D[1]; the whitepaper's figure is tied to a described array.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave | developer | CA | Originated Φ-DAC multiplexing; first fluxonium demo | D[1]C[2] |
| NASA JPL | supplier | US | Fabricated key components of the module | C[2] |
| SEEQC | developer | US | SFQ control chips; owns a multilayer superconductor foundry | D[4] |
| IBM | developer | US | Rival 14 nm cryo-CMOS flux-bias ASIC on Heron R2 | C[5] |
| US Dept of Commerce | regulator | US | $100 M CHIPS LOI to D-Wave; BIS sets 3A901.a and 4A906 | G[9][10] |
Money.
2026-01-20 · D-Wave · M&A, Quantum Circuits Inc. · 550 M (300 M stock + $250 M cash) · closed C[7]G
2026-05-21 · D-Wave · CHIPS letter of intent · 100 M · US DoC, 2.013 B package · LOI G[9]G
2026-05-26 · SEEQC · SPAC registration, Allegro Merger Corp. · 75 M offering + 65 M PIPE, ~$1 B EV · filed, not closed G[8]G; SPAC merger terminated 2026-08-25 G
2026-08-06 · D-Wave · H1-2026 revenue 5.9 M (−67% YoY), cash 546.2 M · reported C[6]G
Market & supply chain. The scarce input is multilayer niobium capacity: SkyWater as merchant option (quantum ATS revenue +30% YoY on FY2025 revenue 442.1 M G[13]), SEEQC's own Elmsford line, JPL as a government facility with no commercial throughput. No /channel figure is disclosed. G7 pays most directly; G3/G4 only if the fluxonium route generalizes.
IP & standards. No dated patent family specific to on-chip flux-DAC circuits was found; D-Wave's annealer control IP predates this window. SEEQC's SFQ portfolio descends from over $100 M of prior Hypres investment PG. No standards activity identified.
Roadmaps & track record. D-Wave gate model: 17 physical qubits (promised 2026-06-01 · for 2026 · reaffirmed 2026-08-06, undelivered as of 4 Sep 2026), then 49 (2027), 181 (2028), 100 logical (2032), Λ = 10 R[7]. Advantage2 GA (promised for 2025 · delivered 2025-05-20) is the clean delivery C[14]. Against that, H1-2026 revenue fell 67% and the CFO resigned 2026-08-25 C[6]: the pivot runs on cash, not the business. SEEQC's 2026 listing is filed, not closed.
Strategic reading. Three answers compete for one wiring wall: on-chip SFQ Φ-DACs (D-Wave), 4 K cryo-CMOS DACs (IBM, HRL), and needing fewer lines at all — the Shenzhen unified XY+Z architecture drives both through one room-temperature channel per fluxonium at 99.99% 1Q fidelity on eight devices D[3]. That third route is the underrated threat: no cryogenic hardware, and it reports the gate metric the Φ-DAC work omits. If Φ-DACs generalize, D-Wave and Nb foundries gain and room-temperature rack vendors lose per-qubit channel revenue.
Open niche: the open gap is a vendor-neutral characterisation of a multiplexed Φ-DAC network — crosstalk matrix, settling time, drift across thermal cycles, gate fidelity — on a protocol that also runs against a cryo-CMOS DAC. No vendor publishes it; it needs SFQ design literacy rather than capital.
Outlook & open questions
Milestones (12–24 months): D-Wave publishes a multi-qubit Φ-DAC result with a crosstalk matrix and gate fidelity (confirm); the 17-qubit 2026 gate-model target ships (confirm); an outside group replicates the coherence result on a second device (confirm) — or the fluxonium line stays a single-device whitepaper through 2027 (demote). Best case 2029: Φ-DAC control of hundreds of independently tuned gate-model qubits, crosstalk below the gate-error budget, adopted outside D-Wave; worst case, proven only for a homogeneous annealer array while cryo-CMOS or line-reduction takes the gate-model market. Open: crosstalk and drift at scale; whether bump-bond density becomes the real wall. Watch: D-Wave's next fluxonium publication, SEEQC's closing, an SFQ-vs-cryo-CMOS comparison.
Sources
[1] D-Wave, "Digital Control of High-Coherence Fluxonium Qubits," technical whitepaper 14-1090A-A, 2026-01-23 D — https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf
[2] D-Wave, "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits," press release, 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[3] Pan, Wang, Zhou et al. (Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area, Shenzhen), "Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits," arXiv:2605.25948, 2026-05-26 D — https://arxiv.org/html/2605.25948v1
[4] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC), "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature," Nature Electronics, 2026-03-10 D — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[5] IBM Research, "A cryo-CMOS control system for large-scale superconducting qubit quantum computing, Part 2," APS Global Physics Summit abstract, 2026-03-16 C — https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2
[6] D-Wave, "D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results," 2026-08-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[7] D-Wave, "D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc.," press release, 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[8] SEEQC / Allegro Merger Corp., SEC registration statement, filed 2026-05-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026061108/ea0278139-04.htm
[9] US Dept of Commerce / NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[10] US BIS, Commerce Control List additions implementing controls on quantum computing items (ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906), Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[11] Kawabata et al., cryogenic control resource review, arXiv:2601.03922, 2026-01-08 S — https://arxiv.org/abs/2601.03922
[12] D-Wave, EDGAR full-text search for "SkyWater" in D-Wave 10-K filings 2023–2026 G — https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982
[13] SkyWater Technology, FY2025 results (fiscal year ended 2025-12-28), SEC exhibit 99.1, 2026-02-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1819974/000181997426000005/skyt-20251228xex991.htm
[14] The Quantum Insider, "D-Wave Announces General Availability of Advantage2," 2025-05-20 P — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/
Open verification items
D-Wave states 200 bias wires (press release, 2026-01-06) and ~300 bias lines (whitepaper, 2026-01-23) for the same annealer control scheme; unreconciled. No crosstalk matrix, settling time, drift or gate fidelity has been published for the Φ-DAC-controlled fluxonium beyond the single-device T1/T2* comparison, and no independent replication was found. The SkyWater–D-Wave foundry relationship rests on an EDGAR full-text hit count, not a quoted sentence. JPL's role is described only as "key components," with no scope, capacity or contract terms disclosed. No ECCN names superconducting digital logic; whether an SFQ control die is caught by a catch-all is untested.
Мультиплексирование ЦАП магнитного потока на кристалле
Расположенные на кристалле SFQ-ЦАП магнитного потока, которые удерживают постоянное смещение каждого кубита или элемента связи (каплера) на мК-ступени и заменяют один комнатнотемпературный провод на каждое смещение мультиплексированной сетью на кристалле.
Вердикт. Доказано на 200–300 проводах смещения для отжигателя на несколько тысяч кубитов; результат по флаксониуму от января 2026 г. — одно устройство, где есть когерентность, но нет ни точности (fidelity) гейта, ни матрицы перекрёстных наводок, ни рецензирования.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
ЦАП магнитного потока на кристалле (Φ-DAC) — это SFQ-схема на мК-ступени, защёлкивающая постоянное потоковое смещение одного кубита или каплера. SFQ-импульсы загоняют кванты потока (Φ₀ = h/2e) в сверхпроводящую петлю хранения, которая удерживает смещение неограниченно долго, без статической диссипации и без провода с комнатной температуры. D-Wave поставляет это в отжигателях более десяти лет; первое применение в вентильной (gate-model) архитектуре — модуль флаксониума в исполнении flip-chip — появилось в январе 2026 г. D[1]C[2].
Координаты: изготавливаемый слой управления без собственного канала гейтов или считывания; низкочастотное смещение на мК-ступени.
Структура ошибок когерентная — ошибка установки смещения, перекрёстные наводки, дрейф, — а не релаксационная; изготовление — многослойная сверхпроводниковая литография.
Физика и пределы
Аргумент масштабирования — про скважность, а не про энергетическую эффективность. Каждое событие переключения рассеивает ~I_cΦ₀, но потоковое смещение перепрограммируется с темпом калибровки, а не с темпом гейтов, поэтому тысячи защёлкнутых каналов стоят в покое внутри милликельвинового бюджета, который не выдержал бы и одной непрерывно возбуждаемой линии, — в отличие от SFQ-управления гейтами, импульсирующего на схемных скоростях. Ресурсный обзор оценивает SFQ-управление в ~1.6 µW/кубит против 2–23 mW/кубит у cryo-CMOS при 4 K S[11]G.
Предел задают разрешение и стабильность смещения, а не когерентность. Младший значащий шаг по потоку фиксирует остаточную расстройку; термоциклирование и захваченные вихри сдвигают рабочую точку; а каждый запасённый квант магнитно связан с соседями — именно отсюда берутся перекрёстные наводки. Чтобы сдвинуть этот предел, нужны энергоэффективные семейства SFQ (ERSFQ/eSFQ) без статических резисторов смещения, более тонкое квантование и экранирование, удерживающее поля сети ЦАП вне кубитного кристалла.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег/ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-05-20 | Общая доступность Advantage2: 4,400+ кубитов, топология Zephyr степени 20, 12.5 kW | D-Wave | CG |
| 2026-01-06 | «200 проводов смещения» на десятки тысяч кубитов и каплеров; детали изготовлены в NASA JPL | D-Wave | C[2] |
| 2026-01-23 | Флаксониум flip-chip + Φ-DAC: T1 ≈ 200 µs, T2* ≈ 20 µs при 10 mK, добавленная декогеренция не разрешается | D-Wave | D[1] |
| 2026-03-10 | SFQ-управление, соинтегрированное с кубитами, 1Q > 99% (пик 99.9%) — управление гейтами, а не потоком | SEEQC | D[4]G |
| 2026-03-16 | ASIC потокового смещения на 14 nm cryo-CMOS для 156-кубитного Heron R2, ошибка 2Q ≈ 2.3×10⁻³ (конкурент) | IBM | C[5]G |
Соотношение для отжигателя уже развёрнуто в серийных машинах; результат для вентильной модели — один кубит, с когерентностью, но без точности гейта.
Производство, материалы и цепочка поставок
В корпусе кубитный кристалл «высокой когерентности при минимальной технологии изготовления» соединяется столбиковыми выводами (bump-bond) с многослойным управляющим кристаллом через зазор ~7 µm D[1]. Уязвимость — цепочка поставок: ключевые компоненты изготовлены в Jet Propulsion Laboratory NASA C[2], то есть в государственной лаборатории, а не на коммерческой фабрике (foundry). В отчётах 10-K D-Wave изготовление указано на «существующих сторонних фабриках» с продемонстрированным вторым источником; полнотекстовый поиск EDGAR даёт девять вхождений «SkyWater» в её отчётности за 2023–2026 гг. G[12]. Экспортная уязвимость асимметрична и играет в пользу SFQ: ECCN 3A901.a контролирует КМОП-микросхемы, спроектированные для работы при ≤4.5 K, — критерий по проектному замыслу, под который попадает и файл проекта cryo-CMOS, — тогда как сверхпроводниковую цифровую логику не называет ни один ECCN; под контроль подпадает лишь готовая машина на ≥34 кубита, по 4A906 G[10]G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Узел ломает закон «один провод на одно смещение»: 200–300 проводов смещения обслуживают несколько тысяч кубитов отжигателя и десятки тысяч каплеров C[1][2]. Смещения отжигателя задаются на одну программу и структурно однородны, тогда как процессор вентильной модели перестраивает смещения по каждому кубиту и каждому каплеру против дрейфующей калибровки. Число линий — не единственный ввод-вывод: количество столбиковых соединений, считывание и СВЧ-возбуждение остаются нетронутыми. SFQ-импульсы пикосекундного масштаба, поэтому обновления быстры; время установления и возмущение соседей не опубликованы. На 10³ D-Wave уже работает; на 10⁴ соотношение ~200–300 линий — это соотношение отжигателя, а не флаксониума; на 10⁶ путь не описан, и связывает уже плотность соединений, а не число проводов.
Роль в стеке
Этот узел слоя управления лежит в основе пути платформы квантового отжига (D-Wave) и требует литографии сверхпроводниковых Nb/Al-переходов и SFQ-логики на ступени камеры смешения — DAC есть SFQ-петля хранения потока, так что узел висит на SFQ-управлении (ct_sfq) и даёт тому узлу второе семейство носителей; внедиагонально он делит производственные мощности холодной ступени. Он замещает управляющие линии, идущие с комнатной температуры. Стоимость перехода — второй кристалл, выход годных по flip-chip-соединениям как новый механизм отказа и потеря произвольного формирования сигнала на смещаемом узле: полоса обменивается на число проводов. Потоковые смещения квазистатичны, поэтому этот узел не добавляет члена в производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс; на отжиговом пути раунда синдрома нет и вовсе, его темп — калибровочный, а не схемный, и никакой цифры привести нельзя. Пустой веер зависимостей вниз по стеку преуменьшает значение узла: с этой стеной сталкивается любая сверхпроводниковая дорожная карта выше ~10³ кубитов.
Верификация (QCVV)
T1 (релаксация) и T2 (Рамзи) измерены на единственном флаксониуме под управлением Φ-DAC в сравнении с базовым вариантом на обычной управляющей линии. Чувствительность такого сравнения ограничена: T2 ≈ 20 µs уже на порядок ниже T1 ≈ 200 µs, поэтому «отсутствие разрешимого прироста» ограничивает сверху, а не измеряет потоковый шум ЦАП. Не опубликовано: ни матрица перекрёстных наводок, ни дрейф смещения по термоциклам, ни точность гейтов. Источник — корпоративный whitepaper, без рецензирования и без независимого воспроизведения. Расхождение значений: D-Wave называет 200 проводов смещения (2026-01-06) C[2] и ~300 (2026-01-23) D[1]; цифра из whitepaper привязана к конкретно описанному массиву.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| D-Wave | разработчик | Канада | Первой применила мультиплексирование Φ-DAC; первая демонстрация на флаксониуме | D[1]C[2] |
| NASA JPL | поставщик | США | Изготовила ключевые компоненты модуля | C[2] |
| SEEQC | разработчик | США | Чипы SFQ-управления; владеет собственной многослойной сверхпроводниковой фабрикой (foundry) | D[4] |
| IBM | разработчик | США | Конкурирующий ASIC потокового смещения на 14 nm cryo-CMOS в Heron R2 | C[5] |
| US Dept of Commerce | регулятор | США | LOI по CHIPS на $100 M для D-Wave; BIS устанавливает 3A901.a и 4A906 | G[9][10] |
Деньги.
2026-01-20 · D-Wave · сделка M&A, Quantum Circuits Inc. · 550 M (300 M акциями + $250 M деньгами) · закрыта C[7]G
2026-05-21 · D-Wave · письмо о намерениях по CHIPS · 100 M · US DoC, пакет на 2.013 B · LOI G[9]G
2026-05-26 · SEEQC · регистрация SPAC, Allegro Merger Corp. · размещение на 75 M + PIPE на 65 M, EV ~$1 B · подано, не закрыто G[8]; SPAC-слияние расторгнуто 2026-08-25 GG
2026-08-06 · D-Wave · выручка 1-го полугодия 2026 г. 5.9 M (−67% год к году), денежные средства 546.2 M · отчитано C[6]G
Рынок и цепочка поставок. Дефицитный ресурс — мощности по многослойному ниобию: SkyWater как коммерческий вариант (выручка квантового направления ATS +30% год к году при выручке за 2025 финансовый год 442.1 M G[13]), собственная линия SEEQC в Elmsford, JPL как государственная площадка без коммерческой пропускной способности. Цифра /канал не раскрывается. Наиболее прямо за узел платит G7; G3/G4 — только если маршрут через флаксониум окажется обобщаемым.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства именно по схемам ЦАП магнитного потока на кристалле не найдено; ИС D-Wave по управлению отжигателем относится ко времени до рассматриваемого окна. Портфель SFQ у SEEQC унаследован от более чем $100 M прежних вложений в Hypres PG. Стандартизационной активности не выявлено.
Дорожные карты и послужной список. Вентильная модель D-Wave: 17 физических кубитов (обещано 2026-06-01 · на 2026 · подтверждено 2026-08-06, не поставлено по состоянию на 4 сентября 2026 г.), далее 49 (2027), 181 (2028), 100 логических (2032), Λ = 10 R[7]. Общая доступность Advantage2 (обещана на 2025 · поставлена 2025-05-20) — образец чистого выполнения обещания C[14]. На этом фоне выручка 1-го полугодия 2026 г. упала на 67%, а финансовый директор ушёл в отставку 2026-08-25 C[6]: разворот компании держится на кассе, а не на бизнесе. Листинг SEEQC 2026 г. подан, но не закрыт.
Стратегическое прочтение. На одну и ту же стену межсоединений претендуют три ответа: SFQ Φ-DAC на кристалле (D-Wave), ЦАП на cryo-CMOS при 4 K (IBM, HRL) и вариант «линий нужно просто меньше» — шэньчжэньская единая архитектура XY+Z проводит оба типа управления по одному комнатнотемпературному каналу на флаксониум при точности 1Q 99.99% на восьми устройствах D[3]. Именно третий маршрут — недооценённая угроза: криогенного железа не требуется, а метрика гейта, которую работы по Φ-DAC обходят молчанием, там приводится. Если Φ-DAC окажутся обобщаемыми, выигрывают D-Wave и ниобиевые фабрики, а поставщики комнатнотемпературных стоек теряют выручку с канала на кубит.
Открытая ниша: открытый пробел — независимая от вендора характеризация мультиплексированной сети Φ-DAC (матрица перекрёстных наводок, время установления, дрейф по термоциклам, точность гейтов) по протоколу, который прогоняется и против ЦАП на cryo-CMOS. Этого не публикует ни один вендор; здесь нужна не столько капитальная база, сколько владение схемотехникой SFQ.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи (12–24 месяца): D-Wave публикует многокубитный результат по Φ-DAC с матрицей перекрёстных наводок и точностью гейтов (подтверждение); поставляется цель 2026 г. по вентильной модели на 17 кубитов (подтверждение); сторонняя группа воспроизводит результат по когерентности на втором устройстве (подтверждение) — либо линия флаксониума так и остаётся одноустройственным whitepaper до конца 2027 г. (понижение). Лучший случай к 2029 г.: Φ-DAC управляют сотнями независимо настраиваемых кубитов вентильной модели, перекрёстные наводки ниже бюджета ошибки гейта, решение принято за пределами D-Wave; худший — доказанным остаётся лишь однородный массив отжигателя, а рынок вентильной модели забирают cryo-CMOS или сокращение числа линий. Открыто: перекрёстные наводки и дрейф на масштабе; станет ли настоящей стеной плотность столбиковых соединений. За чем следить: следующая публикация D-Wave по флаксониуму, закрытие сделки SEEQC, сравнение SFQ против cryo-CMOS.
Источники
[1] D-Wave, "Digital Control of High-Coherence Fluxonium Qubits," technical whitepaper 14-1090A-A, 2026-01-23 D — https://www.dwavequantum.com/media/41upubz2/14-1090a-a_fluxonium-dac-control.pdf
[2] D-Wave, "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits," press release, 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[3] Pan, Wang, Zhou et al. (Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area, Shenzhen), "Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits," arXiv:2605.25948, 2026-05-26 D — https://arxiv.org/html/2605.25948v1
[4] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC), "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature," Nature Electronics, 2026-03-10 D — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[5] IBM Research, "A cryo-CMOS control system for large-scale superconducting qubit quantum computing, Part 2," APS Global Physics Summit abstract, 2026-03-16 C — https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2
[6] D-Wave, "D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results," 2026-08-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[7] D-Wave, "D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc.," press release, 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[8] SEEQC / Allegro Merger Corp., SEC registration statement, filed 2026-05-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026061108/ea0278139-04.htm
[9] US Dept of Commerce / NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[10] US BIS, Commerce Control List additions implementing controls on quantum computing items (ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906), Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[11] Kawabata et al., cryogenic control resource review, arXiv:2601.03922, 2026-01-08 S — https://arxiv.org/abs/2601.03922
[12] D-Wave, EDGAR full-text search for "SkyWater" in D-Wave 10-K filings 2023–2026 G — https://efts.sec.gov/LATEST/search-index?q=%22SkyWater%22&forms=10-K&ciks=0001907982
[13] SkyWater Technology, FY2025 results (fiscal year ended 2025-12-28), SEC exhibit 99.1, 2026-02-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1819974/000181997426000005/skyt-20251228xex991.htm
[14] The Quantum Insider, "D-Wave Announces General Availability of Advantage2," 2025-05-20 P — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/
Открытые пункты верификации
D-Wave заявляет 200 проводов смещения (пресс-релиз, 2026-01-06) и ~300 линий смещения (whitepaper, 2026-01-23) для одной и той же схемы управления отжигателем; расхождение не устранено. Для флаксониума под управлением Φ-DAC не опубликовано ни матрицы перекрёстных наводок, ни времени установления, ни дрейфа, ни точности гейтов — сверх единственного одноустройственного сравнения T1/T2*, и независимого воспроизведения не найдено. Связка SkyWater — D-Wave по фабрике опирается на число вхождений в полнотекстовом поиске EDGAR, а не на процитированную фразу. Роль JPL описана лишь словами «ключевые компоненты», без раскрытия объёма, мощностей и условий контракта. Сверхпроводниковую цифровую логику не называет ни один ECCN; подпадает ли управляющий SFQ-кристалл под общие «улавливающие» позиции, не проверено.
Laser control with integrated photonics (ions)
On-chip waveguides route cooling, gate and readout light to trapped ions, replacing free-space beams with lithographically fixed optical paths.
Verdict. Proven at Helios's 8 zones and ≥7 wavelengths, but the best waveguide-delivered laser gate (7.9×10⁻⁴) is an order of magnitude behind the laser-free electronic gate it competes with.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Light for cooling, state preparation, gates and readout runs in single-mode waveguides fabricated into or beside the trap chip, exiting at the ion through grating couplers instead of free-space beams aligned through vacuum viewports. ETH Zürich demonstrated waveguide-delivered multi-ion logic above 99.3% two-qubit fidelity in October 2020 D[1]. Quantinuum has since taken it to ≥7 wavelengths across 8 zones on Helios D[2], the photonics coming from Sandia's MESA complex under a four-year CRADA renewed in May 2026 G[3].
Coordinates: optical control modality on a natural ion carrier, delivered inside the vacuum system; no intrinsic gate or readout channel.
Dominant error is coherent — crosstalk, stray-light shifts, phase noise; fabrication is a photonic-IC foundry process (SiN, BTO or thin-film lithium niobate).
Physics & limits
The gate physics is untouched — MS and light-shift gates run identically whether the beam arrives from a mirror or a waveguide, so gate times stay microsecond-scale. Optical power per site is capped by waveguide loss and coupler efficiency, and since gate rate scales with intensity, a loss budget becomes a gate-time budget. Stray light from the photonic layer ac-Stark-shifts and heats neighbouring zones — a coherent channel free-space delivery lacks, traded against the alignment drift it has. And the binding material constraint is the shortest wavelength in the set: Helios runs Ba⁺, whose cooling and repump lines are visible, whereas Yb⁺ needs 369 nm, where waveguide loss and photodarkening are worst and where the supply chain's constrained laser wavelength sits P[12] — species choice and photonic integrability are one decision. Moving the floor needs UV-transparent waveguide materials, better couplers, denser multiplexing, and on-chip modulators.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag/key |
|---|---|---|---|
| 2020-10 | Waveguide-delivered multi-ion 2Q gate > 99.3% | ETH Zürich | D[1] |
| 2024-07 | All-electronic 7-zone trap, 2Q 99.97(1)%, 10 qubits — no gate lasers | Oxford Ionics | D[6]G |
| 2025-10 | Electronic 2Q error 8.4×10⁻⁵, no ground-state cooling | IonQ/Oxford Ionics | D[7] |
| 2025-11-05 | Helios: 98 Ba⁺, 8 zones, ≥7 integrated wavelengths; 2Q 7.9(2)×10⁻⁴, 1Q 2.5(1)×10⁻⁵, SPAM 4.8(6)×10⁻⁴ | Quantinuum | D[2] |
The uncomfortable comparison: the best waveguide-delivered laser gate sits at 7.9×10⁻⁴ while the laser-free electronic gate reaches 8.4×10⁻⁵ D[2][7]. Integrated photonics competes on stability, zone count and manufacturability, not fidelity; no vendor publishes a metric for the photonic layer itself.
Manufacturing, materials & supply chain
Waveguides (SiN or thin-film lithium niobate) come from photonic-IC foundries; Sandia's MESA is the only facility publicly shown co-integrating them with trap electrodes, and it is a research complex, not a fab. The merchant trap fab is Infineon's Villach line (6–12 inch, anodic bonding, Gen-3 out-of-plane electrodes), serving Oxford Ionics/IonQ, eleQtron and Universal Quantum, while Honeywell fabricates Quantinuum's traps in-house C[11]G. Sandia is therefore a process-development bottleneck, not a supply one: the genuine single points of failure are UV laser supply (TOPTICA) and Infineon's fab P[12]. No ECCN names ion traps or ion-control photonics; only the finished ≥34-qubit machine is caught, under 4A906 G[14]G.
Control, readout & I/O burden
Helios routes ≥7 wavelengths to each of 8 zones; the same trap carries 1,228 electrodes, so the electrical interface is already an order of magnitude larger — photonics is not today's binding I/O. Gate-loop latency is unchanged — microsecond-scale, set by the ion-light interaction — so the gain is reliability, not speed. At 10³ ions the 8-zone architecture already depends on integrated delivery; at 10⁴ routing that many low-crosstalk channels is unproven and is both Sandia partnerships' stated target; at 10⁶ no path exists, and optical power per waveguide, not channel count, would bind.
Role in the stack
This node underlies the "Trapped ions — QCCD, laser gates" path (Quantinuum, AQT), requires photonic-IC fabrication, and feeds the Mølmer–Sørensen / light-shift gate. It replaces microwave and electronic ion control, and the switching cost is not a component swap but a fork: an entire laser system against an entire electrode system, with trap geometry, species and error budget downstream. IonQ owns both sides. Off-diagonally it shares the fabrication constraint of natural-carrier platforms needing photonic integration. Delivery does not enter the derived clock: Helios's 2Q gate is ~70 µs but the round is 9.66 ms and the measured full-width layer ~55 ms, dominated by transport, sorting and cooling.
Verification (QCVV)
Two-qubit fidelity comes from randomized benchmarking on waveguide-delivered light — the same metric as free-space, so a paired comparison on one trap is possible, but none is published. No vendor reports the photonic layer's crosstalk, stray-light heating or phase-noise contribution; Helios's numbers are system-level, and Sandia's August 2026 announcement carries none G[3]. No independent replication of the 2020 ETH result was found. Reading caveat: AQT's "QV record" of 32,768 is 2¹⁵ against 2²⁵ for Quantinuum's H2 — a record within the rack-mounted class, with no gate time or fidelity disclosed C[8]G.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US/UK | Helios routes ≥7 wavelengths to 8 zones via integrated photonics | D[2] |
| Sandia National Laboratories | research | US | MESA fabricates the photonics; CRADA with Quantinuum, MOU with IonQ | G[3][4] |
| IonQ | developer | US | Sandia MOU on photonics; owns Oxford Ionics and SkyWater | C[4][5] |
| Infineon Technologies | supplier | AT | Merchant ion-trap fab at Villach | C[11] |
| TOPTICA Photonics | supplier | DE | Dominant laser supplier; UV is the constrained input | P[12] |
Money.
2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics (electronic gates) · $1.075 B · closed CG
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · 1.68 B gross; Q2-2026 revenue 8.0 M, cash $2.1 B · closed C[10]G
2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater Technology (captive US fab) · ~$1.8 B · closed C[5]G
2026-08-04 · IonQ / Sandia · MOU, quantum co-design for US security work · undisclosed · signed C[4]G
Market & supply chain. Two upstream markets feed this node, neither competitive: PIC fabrication co-integrated with trap electrodes, where MESA is the only demonstrated process and PIXEurope the only open-access capacity being built G[13], and UV-capable lasers, dominated by TOPTICA P[12]. No /unit or /channel figure is disclosed. G3 and G4 pay for this node — multi-zone delivery is what QCCD scaling requires — plus G7 for replacing field alignment with a fab step.
IP & standards. No dated patent family specific to integrated photonics for ion control was found. A 2026 PatSnap analysis puts IonQ first among trapped-ion assignees with 9+ filings on gate and beam-geometry techniques P[15]. No standards activity identified.
Roadmaps & track record. Quantinuum: Helios (promised 2024-09 · for 2025 · delivered 2025-11-05), Sol (2027, 2D grid trap, in validation), Apollo (2029) R[16]; the QV 10×/year commitment was met. IonQ: 4,000 qubits (promised 2020 · for 2026 · missed ~40×), 256 qubits at 99.99% slipped to H1 2027; both photonics commitments are under three months old as of 4 Sep 2026, with no published result.
Strategic reading. The rival here is not another photonics vendor but the removal of lasers from the gate entirely. The electronic gate leads on fidelity by an order of magnitude, integrated photonics on demonstrated zone count; whichever closes its gap first takes the architecture. IonQ has bought both sides and can wait. Quantinuum cannot: it is committed to lasers and to a photonics process it does not own, supplied by a national laboratory that also serves its main competitor. Free-space alignment hardware is designed out either way; TOPTICA and Infineon keep bargaining power regardless.
Open niche: no vendor publishes an isolated error budget for the photonic layer — waveguide crosstalk, stray-light heating, phase noise — apart from ion physics. A protocol attributing system infidelity between delivery layer and ion, run on one trap against both paths, is a QCVV artefact every adopter needs.
Outlook & open questions
Milestones (12–24 months): Sol scales photonics past 8 zones with no fidelity regression (confirm); Sandia or Quantinuum publishes a photonic-layer metric independent of Helios system numbers (confirm); waveguide-delivered 2Q error reaches the 10⁻⁴ decade (confirm) — or Sol ships with hybrid free-space delivery (demote). Best case 2029: integrated delivery is default across laser-gate platforms at 10³-zone scale, crosstalk below the gate-error budget; worst case, validated only near 8 zones while electronic gates take the trapped-ion roadmap. Open: the photonic layer's isolated error contribution; whether a UV-capable waveguide platform exists for Yb⁺; whether MESA's process transfers to a production fab. Watch: Sol's 2027 delivery, the first Sandia–IonQ publication.
Sources
[1] Mehta, Zhang, Malinowski, Nguyen, Stadler, Home (ETH Zürich), "Integrated optical multi-ion quantum logic," Nature 586, 533, 2020-10-14 D — https://www.nature.com/articles/s41586-020-2823-6
[2] Quantinuum, "Helios: a trapped-ion quantum computer," arXiv:2511.05465, 2025-11-05; Nature, 2026-06 D — https://arxiv.org/abs/2511.05465 ; https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4
[3] Sandia National Laboratories, "In the Mountain West, a quantum computing collaboration announces major results," Lab News, 2026-08-27 G — https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[4] IonQ, "IonQ and Sandia National Laboratories Sign MOU to Accelerate Quantum Co-Design," 2026-08-04 C — https://www.ionq.com/news/ionq-and-sandia-national-laboratories-sign-mou-to-accelerate-quantum-co-design-for-national-security-applications
[5] IonQ, "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology," 2026-07-31 C — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[6] Loschnauer, Mosca Toba, Hughes et al. (Oxford Ionics), "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits," arXiv:2407.07694, PRX Quantum 6, 040313, 2024-07-10 D — https://arxiv.org/abs/2407.07694
[7] IonQ / Oxford Ionics, electronic (laser-free) two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ error, arXiv:2510.17286, 2025-10 D — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[8] AQT, "LYNX Quantum Volume Record," 2026-05-05 C — https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/
[9] Honeywell, "600 Million Capital Raise for Quantinuum at 10B Pre-Money," 2025-09-04 C — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[10] Quantinuum, "Pricing of Upsized Initial Public Offering," 2026-06-03 C — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[11] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform (Villach), company page accessed 2026-09-03 C — https://www.infineon.com/promo/trapped-ions
[12] Trapped-ion ecosystem supply analysis, postquantum.com, 2026 P — https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/
[13] imec / European Commission, "PIXEurope consortium to lead European PIC pilot line," 2024-11-24 G — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[14] US BIS, export controls on quantum computing items (ECCN 4A906), Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[15] PatSnap Eureka, "Trapped Ion Quantum Computing 2026," patent landscape, 2026 P — https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/
[16] Quantinuum, "Accelerated Roadmap to Universal Fault-Tolerant Quantum Computing by 2030," 2024-09-10 C — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
Open verification items
No fidelity, loss or crosstalk figure specific to Sandia's MESA integrated-photonics process, independent of Quantinuum's system-level Helios numbers, was found; the August 2026 Sandia announcement gives none. The "≥7 wavelengths across 8 zones" figure comes from the main report's Helios summary, not from the arXiv abstract, which does not mention photonics. No dated patent family specific to integrated photonics for ion control was found, and no ECCN names ion traps or ion-control photonics. Whether SkyWater will fabricate trapped-ion photonics, and on what timeline, is unstated. The Ba⁺-versus-Yb⁺ wavelength argument is engineering inference from the sourced species and supply-chain facts, not a quoted claim.
Лазерное управление на интегральной фотонике (ионы)
Волноводы на кристалле подводят к захваченным ионам излучение охлаждения, гейтов и считывания, заменяя пучки в свободном пространстве оптическими трассами, зафиксированными литографией.
Вердикт. Доказано на 8 зонах и ≥7 длинах волн в Helios, но лучший лазерный гейт с волноводной доставкой (7.9×10⁻⁴) на порядок отстаёт от безлазерного электронного гейта, с которым он конкурирует.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Излучение для охлаждения, подготовки состояния, гейтов и считывания идёт по одномодовым волноводам, изготовленным в кристалле ловушки или рядом с ним, и выводится к иону через решёточные ответвители, а не пучками в свободном пространстве, юстируемыми через вакуумные окна. ETH Zürich продемонстрировал многоионную логику с волноводной доставкой при двухкубитной точности (fidelity) выше 99.3% в октябре 2020 г. D[1]. С тех пор Quantinuum довела схему до ≥7 длин волн в 8 зонах на Helios D[2], причём фотоника поступает из комплекса MESA в Sandia по четырёхлетнему соглашению CRADA, продлённому в мае 2026 г. G[3].
Координаты: оптическая модальность управления на природном ионном носителе, доставляемая внутрь вакуумной системы; собственного канала гейтов или считывания нет.
Доминирующая ошибка когерентная — перекрёстные наводки, сдвиги от паразитной засветки, фазовый шум; изготовление — фабричный процесс фотонных ИС (SiN, BTO или тонкоплёночный ниобат лития).
Физика и пределы
Физика гейта здесь не затрагивается: гейты MS и на световом сдвиге работают одинаково, приходит ли пучок от зеркала или из волновода, поэтому времена гейтов остаются микросекундными. Оптическая мощность на узел ограничена потерями в волноводе и эффективностью ответвителя, а поскольку скорость гейта растёт с интенсивностью, бюджет потерь превращается в бюджет времени гейта. Паразитная засветка из фотонного слоя даёт ac-штарковские сдвиги и нагрев соседних зон — когерентный канал, которого у доставки в свободном пространстве нет, но взамен у той есть дрейф юстировки. И связывающее материаловедческое ограничение — самая короткая длина волны в наборе: Helios работает на Ba⁺, у которого линии охлаждения и перекачки лежат в видимом диапазоне, тогда как Yb⁺ требует 369 nm, где потери в волноводе и фотопотемнение максимальны и где расположена дефицитная по цепочке поставок длина волны лазера P[12], — выбор рабочего иона и фотонная интегрируемость суть одно решение. Чтобы сдвинуть предел, нужны прозрачные в УФ волноводные материалы, лучшие ответвители, более плотное мультиплексирование и модуляторы на кристалле.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег/ключ |
|---|---|---|---|
| 2020-10 | Гейт 2Q с волноводной доставкой на нескольких ионах > 99.3% | ETH Zürich | D[1] |
| 2024-07 | Полностью электронная ловушка на 7 зон, 2Q 99.97(1)%, 10 кубитов — без лазеров для гейтов | Oxford Ionics | D[6]G |
| 2025-10 | Электронный 2Q с ошибкой 8.4×10⁻⁵, без охлаждения до основного состояния | IonQ/Oxford Ionics | D[7] |
| 2025-11-05 | Helios: 98 Ba⁺, 8 зон, ≥7 интегрированных длин волн; 2Q 7.9(2)×10⁻⁴, 1Q 2.5(1)×10⁻⁵, SPAM 4.8(6)×10⁻⁴ | Quantinuum | D[2] |
Неудобное сравнение: лучший лазерный гейт с волноводной доставкой стоит на 7.9×10⁻⁴, тогда как безлазерный электронный гейт достигает 8.4×10⁻⁵ D[2][7]. Интегральная фотоника конкурирует стабильностью, числом зон и технологичностью, а не точностью; метрику самого фотонного слоя не публикует ни один вендор.
Производство, материалы и цепочка поставок
Волноводы (SiN или тонкоплёночный ниобат лития) поступают с фабрик фотонных ИС; MESA в Sandia — единственная площадка, для которой публично показано соинтегрирование волноводов с электродами ловушки, и это исследовательский комплекс, а не производственная фабрика. Коммерческая фабрика ловушек — линия Infineon в Villach (пластины 6–12 дюймов, анодное соединение, электроды Gen-3 с выходом из плоскости), обслуживающая Oxford Ionics/IonQ, eleQtron и Universal Quantum, тогда как ловушки Quantinuum изготавливает у себя Honeywell C[11]G. Sandia, таким образом, — узкое место в разработке процесса, а не в поставках: настоящие единые точки отказа — это поставка УФ-лазеров (TOPTICA) и фабрика Infineon P[12]. Ни один ECCN не называет ионные ловушки или фотонику управления ионами; под контроль подпадает только готовая машина на ≥34 кубита, по 4A906 G[14]G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Helios разводит ≥7 длин волн в каждую из 8 зон; та же ловушка несёт 1,228 электродов, так что электрический интерфейс уже на порядок больше — не фотоника является сегодня связывающим ограничением по вводу-выводу. Задержка в контуре гейта не меняется — она микросекундная и задаётся взаимодействием иона со светом, — поэтому выигрыш здесь в надёжности, а не в скорости. На 10³ ионов архитектура на 8 зон уже зависит от интегрированной доставки; на 10⁴ разводка такого числа каналов с малыми перекрёстными наводками не доказана и заявлена как цель обоих партнёрств с Sandia; на 10⁶ пути нет, и связывать будет оптическая мощность на один волновод, а не число каналов.
Роль в стеке
Этот узел лежит в основе пути платформы «Захваченные ионы — QCCD, лазерные гейты» (Quantinuum, AQT), требует производства фотонных ИС и питает гейт Мёльмера — Сёренсена и гейт на световом сдвиге. Он замещает СВЧ- и электронное управление ионами, а стоимость перехода здесь — не замена компонента, а развилка: целая лазерная система против целой системы электродов, а ниже по стеку за ней тянутся геометрия ловушки, выбор рабочего иона и бюджет ошибок. IonQ владеет обеими сторонами развилки. Внедиагонально узел разделяет производственное ограничение платформ на природных носителях, которым нужна фотонная интеграция. Доставка света не входит в производный такт: гейт 2Q у Helios занимает ~70 µs, но раунд составляет 9.66 ms, а измеренный слой во всю ширину регистра — ~55 ms, и в нём доминируют транспорт, сортировка и охлаждение.
Верификация (QCVV)
Двухкубитная точность получена из рандомизированного бенчмаркинга на свете, доставленном волноводом, — метрика та же, что и для свободного пространства, так что парное сравнение на одной ловушке возможно, но ни одного не опубликовано. Ни один вендор не приводит вклад фотонного слоя в перекрёстные наводки, нагрев паразитной засветкой или фазовый шум; цифры Helios относятся к системному уровню, а объявление Sandia от августа 2026 г. не содержит их вовсе G[3]. Независимого воспроизведения результата ETH 2020 г. не найдено. Оговорка к прочтению: «рекорд QV» AQT в 32,768 — это 2¹⁵ против 2²⁵ у Quantinuum H2, то есть рекорд внутри класса стоечных машин, причём ни время гейта, ни точность не раскрыты C[8]G.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Helios разводит ≥7 длин волн по 8 зонам через интегральную фотонику | D[2] |
| Sandia National Laboratories | исследования | США | MESA изготавливает фотонику; CRADA с Quantinuum, MOU с IonQ | G[3][4] |
| IonQ | разработчик | США | MOU с Sandia по фотонике; владеет Oxford Ionics и SkyWater | C[4][5] |
| Infineon Technologies | поставщик | Австрия | Коммерческая фабрика ионных ловушек в Villach | C[11] |
| TOPTICA Photonics | поставщик | Германия | Доминирующий поставщик лазеров; УФ — дефицитный вход | P[12] |
Деньги.
2025-09-17 · IonQ · сделка M&A, Oxford Ionics (электронные гейты) · $1.075 B · закрыта CG
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · 1.68 B валовых; выручка 2 кв. 2026 г. 8.0 M, денежные средства $2.1 B · закрыто C[10]G
2026-07-31 · IonQ · сделка M&A, SkyWater Technology (кэптивная фабрика в США) · ~$1.8 B · закрыта C[5]G
2026-08-04 · IonQ / Sandia · MOU, квантовое сопроектирование для задач национальной безопасности США · сумма не раскрыта · подписан C[4]G
Рынок и цепочка поставок. Узел питают два рынка выше по цепочке, и ни один из них не конкурентен: изготовление PIC, соинтегрированных с электродами ловушки, где MESA — единственный продемонстрированный процесс, а PIXEurope — единственная строящаяся мощность с открытым доступом G[13]; и лазеры, способные работать в УФ, где доминирует TOPTICA P[12]. Ни цифра /шт., ни /канал не раскрываются. За этот узел платят G3 и G4 — многозонная доставка и есть то, чего требует масштабирование QCCD, — плюс G7 за замену полевой юстировки шагом на фабрике.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства именно по интегральной фотонике для управления ионами не найдено. Анализ PatSnap 2026 г. ставит IonQ на первое место среди правообладателей по захваченным ионам с 9+ заявками на методы гейтов и геометрию пучков P[15]. Стандартизационной активности не выявлено.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum: Helios (обещан 2024-09 · на 2025 · поставлен 2025-11-05), Sol (2027, планарная 2D-ловушка с сеткой зон, проходит валидацию), Apollo (2029) R[16]; обязательство по росту QV в 10× в год выполнено. IonQ: 4,000 кубитов (обещано в 2020 · на 2026 · промах примерно в 40×), 256 кубитов при 99.99% сдвинуты на 1-е полугодие 2027 г.; обоим фотонным обязательствам по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет и трёх месяцев, опубликованных результатов нет.
Стратегическое прочтение. Конкурент здесь — не другой поставщик фотоники, а полное удаление лазеров из гейта. Электронный гейт лидирует по точности на порядок, интегральная фотоника — по продемонстрированному числу зон; архитектуру заберёт тот, кто первым закроет своё отставание. IonQ купила обе стороны и может ждать. Quantinuum ждать не может: она привязана и к лазерам, и к фотонному процессу, которым не владеет и который поставляет национальная лаборатория, обслуживающая заодно её главного конкурента. Аппаратура юстировки в свободном пространстве при любом исходе исключается из конструкции; TOPTICA и Infineon сохраняют переговорную силу в любом случае.
Открытая ниша: ни один вендор не публикует изолированный бюджет ошибок фотонного слоя — перекрёстные наводки в волноводах, нагрев паразитной засветкой, фазовый шум — отдельно от физики иона. Протокол, разносящий системную неточность между слоем доставки и самим ионом и прогоняемый на одной ловушке по обоим маршрутам, — это артефакт QCVV, необходимый каждому, кто внедряет технологию.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи (12–24 месяца): Sol масштабирует фотонику за пределы 8 зон без регресса по точности (подтверждение); Sandia или Quantinuum публикует метрику фотонного слоя, независимую от системных цифр Helios (подтверждение); ошибка 2Q при волноводной доставке выходит в декаду 10⁻⁴ (подтверждение) — либо Sol поставляется с гибридной доставкой через свободное пространство (понижение). Лучший случай к 2029 г.: интегрированная доставка становится вариантом по умолчанию на всех платформах с лазерными гейтами при масштабе 10³ зон, перекрёстные наводки ниже бюджета ошибки гейта; худший — она валидирована только вблизи 8 зон, а дорожную карту захваченных ионов забирают электронные гейты. Открыто: изолированный вклад фотонного слоя в ошибку; существует ли волноводная платформа, пригодная для УФ и, значит, для Yb⁺; переносится ли процесс MESA на производственную фабрику. За чем следить: поставка Sol в 2027 г., первая совместная публикация Sandia — IonQ.
Источники
[1] Mehta, Zhang, Malinowski, Nguyen, Stadler, Home (ETH Zürich), "Integrated optical multi-ion quantum logic," Nature 586, 533, 2020-10-14 D — https://www.nature.com/articles/s41586-020-2823-6
[2] Quantinuum, "Helios: a trapped-ion quantum computer," arXiv:2511.05465, 2025-11-05; Nature, 2026-06 D — https://arxiv.org/abs/2511.05465 ; https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4
[3] Sandia National Laboratories, "In the Mountain West, a quantum computing collaboration announces major results," Lab News, 2026-08-27 G — https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/
[4] IonQ, "IonQ and Sandia National Laboratories Sign MOU to Accelerate Quantum Co-Design," 2026-08-04 C — https://www.ionq.com/news/ionq-and-sandia-national-laboratories-sign-mou-to-accelerate-quantum-co-design-for-national-security-applications
[5] IonQ, "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology," 2026-07-31 C — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[6] Loschnauer, Mosca Toba, Hughes et al. (Oxford Ionics), "Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits," arXiv:2407.07694, PRX Quantum 6, 040313, 2024-07-10 D — https://arxiv.org/abs/2407.07694
[7] IonQ / Oxford Ionics, electronic (laser-free) two-qubit gate at 8.4×10⁻⁵ error, arXiv:2510.17286, 2025-10 D — https://arxiv.org/abs/2510.17286
[8] AQT, "LYNX Quantum Volume Record," 2026-05-05 C — https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/
[9] Honeywell, "600 Million Capital Raise for Quantinuum at 10B Pre-Money," 2025-09-04 C — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[10] Quantinuum, "Pricing of Upsized Initial Public Offering," 2026-06-03 C — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[11] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform (Villach), company page accessed 2026-09-03 C — https://www.infineon.com/promo/trapped-ions
[12] Trapped-ion ecosystem supply analysis, postquantum.com, 2026 P — https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/
[13] imec / European Commission, "PIXEurope consortium to lead European PIC pilot line," 2024-11-24 G — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line
[14] US BIS, export controls on quantum computing items (ECCN 4A906), Federal Register, effective 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[15] PatSnap Eureka, "Trapped Ion Quantum Computing 2026," patent landscape, 2026 P — https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/
[16] Quantinuum, "Accelerated Roadmap to Universal Fault-Tolerant Quantum Computing by 2030," 2024-09-10 C — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
Открытые пункты верификации
Ни одной цифры по точности, потерям или перекрёстным наводкам, относящейся именно к процессу интегральной фотоники MESA в Sandia и независимой от системных цифр Helios у Quantinuum, найти не удалось; объявление Sandia от августа 2026 г. не даёт их вовсе. Цифра «≥7 длин волн по 8 зонам» взята из сводки по Helios в основном отчёте, а не из аннотации arXiv, где фотоника не упоминается. Датированного патентного семейства именно по интегральной фотонике для управления ионами не найдено, и ни один ECCN не называет ионные ловушки или фотонику управления ионами. Будет ли SkyWater изготавливать фотонику для захваченных ионов и в какие сроки — не сказано. Аргумент о выборе между Ba⁺ и Yb⁺ по длинам волн — это инженерный вывод из документированных фактов о рабочих ионах и цепочке поставок, а не процитированное утверждение.
Room-temperature electronics + per-qubit coax/flex
One coherent line per drive, flux and readout port runs from room-temperature racks through attenuated coax or flex ribbon into the mixing chamber.
Verdict. Line count and mixing-chamber heat, not gate physics, cap qubits per fridge; falsifiable if one fridge runs >2,000 qubits on RT lines before cryo-CMOS or SFQ ships at comparable scale.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The incumbent control architecture for essentially every gate-model superconducting qubit: microwave drive, flux bias and readout tones synthesised at room temperature, carried down the dilution refrigerator on coax or flex ribbon, attenuated at each stage, reaching the chip at 10–20 mK. Every control degree of freedom is a conductor crossing a 300 K → 10 mK gradient — a thermal and mechanical problem, not a quantum one. In use since the first transmon setups (2007). Coordinates: e = microwave control placed entirely at room temperature, no cryogenic amplification or demultiplexing; f = coherent error as the code sees it — crosstalk, phase noise, amplitude drift.
Physics & limits
The binding constraint is the cooling budget, not coherence. Each line carries a passive conduction load plus an active load from the ~60 dB of attenuation that brings 300 K Johnson noise down to the 10 mK photon floor, most of it dumped at 4 K and the still. Cooling power per stage is fixed — a Bluefors XLD400 gives roughly 1 W at 4 K, microwatts at the mixing chamber — so lines scale O(N) against a constant. Krinner et al.'s measured budget supports 50 qubits at 14 mK in that fridge, about 150 at most D[2]; every gain since is thinner cable and denser packing, not new physics. Failure is coherent — crosstalk and phase drift appear as control error, so these machines degrade by needing recalibration rather than by decohering. What moves the floor: multiplexing qubits per conductor, or moving synthesis into the fridge.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2019 | 50 qubits per XLD400 measured; ~150 thermal upper bound | ETH Zürich | D[2] |
| 2023-12 | 1,121 qubits on one fridge (Condor), largest ever wired this way | IBM | C[14] |
| 2025-11-10 | 8 channels per flex, +50% per port, 1,536 lines per XLDsl | Delft Circuits | C[3] |
| 2026-06-16 | KIDE specified at >4,000 RF lines, >1,000 qubits | Bluefors | C[1] |
Wiring sets the N at which errors are worth correcting, not the floor: the dominant term is still two-qubit infidelity — Willow, 105 qubits at 99.88% mean 2Q, 1.1 µs cycle D[16].
Manufacturing, materials & supply chain
Yield here is mechanical (connectors per port, flex delamination, thermal anchoring) and thermal, not lithographic; racks are near-COTS. Cryogenic wiring is the thin layer — Delft Circuits is the leading independent flex supplier and ships inside Bluefors systems C[3]. Refrigerators concentrate the risk: Bluefors absorbed Cryomech's pulse tubes and helium plants in 2023, taking the stage beneath the dilution unit in-house at combined revenue above EUR 160 M C[12]; Oxford Instruments is the only comparable merchant alternative, ULVAC a Japanese third source since 2025 C[15]. Export control cuts asymmetrically: refrigerators past the BIS threshold (≥600 µW at 0.1 K, 48 h) fall under ECCN 3A904, and 3A901.a controls CMOS designed to run at ≤4.5 K — catching the cryo-CMOS alternative — while RT racks are uncontrolled G[8].
Control, readout & I/O burden
Two to four lines per qubit: drive, flux, and readout feedlines multiplexing 5–10 qubits each. At 10³ the architecture works and fills most of a large fridge; KIDE's >4,000 lines is specified for >1,000 qubits, about four each C[1]. At 10⁴ the flex roadmap (40,000+ lines by 2029) is a projection with no interim demonstration R[3], and multiplexing depth rather than cable count becomes the limit. At 10⁶ no RT path exists; every roadmap past ~10⁴ assumes in-fridge control or multi-fridge partitioning. The RT round trip also adds cable delay plus rack processing at µs scale C[4] against Willow's 1.1 µs cycle D[16].
Role in the stack
Serves the transmon, bosonic cat/GKP and dual-rail erasure paths — the whole superconducting tree — and requires nothing upstream, its commercial strength. Its substitutes (4 K cryo-CMOS, millikelvin SFQ, on-chip flux DACs) each cost a fresh cryogenic qualification burden, and none has displaced it at scale: SEEQC's millikelvin SFQ module reaches 1Q fidelity above 99% and up to 99.9% on five qubits D[6]; HRL's 4 K controller runs 18 silicon spin qubits at Λ₅/₃ = 4.7 D[7]; IBM reports cryo-CMOS flux ASICs at parity with RT electronics on a 156-qubit Heron R2, but as conference abstracts only C[13]. RT wiring adds no gate or readout time, so the derived round stays 0.65 µs, inside the measured 1.1 µs QEC cycle D[16]. Neighbouring empty slot: a multiplexed cryogenic control layer proven at array scale.
Verification (QCVV)
Every line count above 1,536 is product literature, not a wired system: Bluefors' >4,000 and Delft Circuits' 40,000-by-2029 have no named installation, and neither publishes crosstalk or phase-stability data at high channel count. No independent measurement of aggregate crosstalk above ~1,000 simultaneous lines exists as of 4 Sep 2026 — the gap that matters, since crosstalk is how this architecture fails.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Bluefors | supplier | Finland | Refrigerators with integrated looms; KIDE at >4,000 lines | C[1] |
| Delft Circuits | supplier | Netherlands | Cri/oFlex ribbon, 8 channels per flex, inside Bluefors XLDsl | C[3] |
| Quantum Machines | supplier | Israel | OPX control racks and controller software | C[5] |
| Zurich Instruments | supplier | Switzerland | ZQCS racks on Fujitsu/RIKEN's 256-qubit system | C[4] |
| Qblox | supplier | Netherlands | Modular control stacks, lower price point | C[10] |
| IBM | developer | USA | Condor, 1,121 qubits on one fridge; cryo-CMOS challenger | C[14] |
| SEEQC | developer | USA | Millikelvin SFQ control, the in-fridge substitute | D[6] |
Money.
2023-03-28 · Bluefors · M&A, Cryomech · undisclosed, combined revenue > EUR 160 M · closed C[12]
2024-06-20 · Qblox · Series A · USD 26 M · Quantonation, Invest-NL Deep Tech · closed C[10]
2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · USD 170 M · PSG Equity lead · USD 280 M cumulative · closed C[5]
2025-12-03 · Delft Circuits · Series A extension · EUR 8 M · DeepTech XL, HTGF, QuVest · EUR 15 M cumulative · closed P[9]
2026-06-17 · Quantum Machines · M&A, PCB Engineering (Hungary) · undisclosed · closed C[5]
Market & supply chain. Racks are competitive and commoditising: five vendors qualified for NVQLink C[11], Quantum Machines best capitalised at USD 280 M cumulative C[5], Qblox an order of magnitude smaller C[10]. Fridges and their wiring are concentrated, and Delft Circuits at EUR 15 M cumulative P[9] is the one significant independent flex supplier — a single point of failure. Pays for G2, G3, G7; not G4.
IP & standards. No dated patent-family count for cryogenic RF cabling or RT control was found in a named database — no dated fact found. No formal standard; the closest is NVQLink, which since 2025-10-28 defines a common GPU-side interface across five control vendors C[11] while each pulse stack stays proprietary.
Roadmaps & track record. Delft Circuits (2025-11-10, for 2029): 40,000+ lines per fridge, no interim milestone R[3]. Bluefors (2026-06-16, undated): KIDE at >4,000 lines, product page only C[1]. Zurich Instruments (2026-03-09, undated): "several thousand qubits" C[4]. Both cabling vendors have shipped every density step they announced; 2029 is nonetheless a straight-line projection.
Strategic reading. If RT wiring reaches 10⁴ qubits, the rack vendors and Bluefors keep the control budget and cryo-CMOS/SFQ stay research programmes; SEEQC and the cryogenic-ASIC teams lose. If density stalls near 4,000–5,000 lines, bargaining power moves inside the fridge, where no RT vendor owns IP — and the strongest cryo-CMOS results sit with IBM and HRL, now one company. Export control favours the incumbent G[8].
Open niche: the plug-in is not the racks, which are crowded and COTS-adjacent, but independent characterisation of what no vendor publishes — aggregate crosstalk, phase stability and measured heat budget at 10³-plus simultaneous lines, the go/no-go input for every cryo-CMOS and SFQ decision.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 if one fridge runs >2,000 qubits on RT lines with published fidelity at that density; demote after another year of line-count specifications without a wired system. Best case by 2029: flex density plus deeper multiplexing reaches 10⁴ qubits, stack unchanged. Worst case: density plateaus near 4,000–5,000 lines while roadmaps beyond assume undelivered cryo-CMOS or SFQ. Open questions: does crosstalk grow faster than linearly past ~1,000 lines; do flex density and multiplexing compound or hit independent walls; will any vendor commit to in-fridge control before RT wiring visibly fails; does multi-fridge partitioning make the per-fridge ceiling irrelevant.
Sources
[1] Bluefors, KIDE cryogenic platform product page (revised 2026-06-16) — https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/ C
[2] Krinner, Storz, Kurpiers, Magnard, Heinsoo, Keller, Luetolf, Eichler, Wallraff, "Engineering cryogenic setups for 100-qubit scale superconducting circuit systems", EPJ Quantum Technology 6, 2 (2019); arXiv:1806.07862 — https://link.springer.com/article/10.1140/epjqt/s40507-019-0072-0 D
[3] "Delft Circuits, Bluefors: the engine-room driving joined-up quantum innovation", Physics World, 2025-11-10 — https://physicsworld.com/a/delft-circuits-bluefors-the-engine-room-driving-joined-up-quantum-innovation/ C G
[4] Zurich Instruments ZQCS platform launch, QuantumWire, 2026-03-09 — http://quantumwire.com/article/17731132975802.html C G
[5] Quantum Machines, "Quantum Machines raises $170 million in Series C funding", 2025-02-25 — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/ C G
[6] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC), "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature", Nature Electronics, 2026-03-10 — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D G
[7] HRL Laboratories, 18-qubit SiGe QPU with 4 K cryo-CMOS controller, Nature 2026-07-29; arXiv:2604.16216 — https://arxiv.org/abs/2604.16216 D G
[8] US BIS interim final rule, "Commerce Control List additions and revisions: implementation of controls on advanced technologies", 2024-09-06 (ECCN 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906) — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies G G
[9] "Delft Circuits names Martin Danoesastro CEO and extends funding round", The Quantum Insider, 2025-12-03 — https://thequantuminsider.com/2025/12/03/delft-circuits-new-ceo-financing/ P
[10] Qblox, "Qblox secures Series A funding to accelerate quantum control stack development", 2024-06-20 — https://qblox.com/newsroom/qblox-secures-series-a-funding-quantum-control-stack-development C
[11] NVIDIA, "NVIDIA NVQLink", 2025-10-28 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing C G
[12] Bluefors, "Bluefors closes the acquisition of Cryomech", 2023-03-28 — https://bluefors.com/press-releases/bluefors-closes-the-acquisition-of-cryomech/ C G
[13] IBM Research, "A cryo-CMOS control system for large-scale superconducting qubit quantum computing, part 2", APS Global Physics Summit abstract, 2026-03-16 — https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2 C G
[14] IBM, Quantum roadmap to 2033 (Condor, 1,121 qubits, 2023-12) — https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033 C
[15] ULVAC, next-generation dilution refrigerator developed with IBM input, 2025-03-21 — https://www.nasdaq.com/press-release/ulvac-developing-next-generation-dilution-refrigerator-quantum-computing-2026-2025-03 C G
[16] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D G
Open verification items
No vendor publishes per-line or per-loom cost; no unit economics for cryogenic wiring are quotable. No measured heat budget or crosstalk data exists for a >1,000-line flex loom — Bluefors' >4,000-line and Delft Circuits' 40,000-by-2029 figures are unverified at system level. Delft Circuits' and Zurich Instruments' revenue and customer counts are undisclosed. IBM's cryo-CMOS flux-bias parity result exists only as APS conference abstracts, with no preprint or paper as of 2026-09-04. No dated ECCN determination was found for RT control racks specifically; that they are uncontrolled is read from the absence of a matching entry in the 2024 rule, not from an explicit BIS statement.
Комнатнотемпературная электроника + коаксиал/шлейф на каждый кубит
На каждый порт возбуждения, потокового смещения и считывания идёт своя когерентная линия — от комнатнотемпературных стоек через аттенюированный коаксиал или гибкий шлейф в камеру смешения.
Вердикт. Число линий и тепловыделение в камере смешения, а не физика гейтов, ограничивают количество кубитов на один криостат; утверждение опровергается, если один криостат заработает с >2,000 кубитами на комнатнотемпературных линиях раньше, чем cryo-CMOS или SFQ выйдут на сопоставимый масштаб.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Действующая архитектура управления практически для любого сверхпроводникового кубита вентильной модели: СВЧ-возбуждение, потоковое смещение и тоны считывания синтезируются при комнатной температуре, спускаются по рефрижератору растворения на коаксиале или гибком шлейфе, ослабляются на каждой ступени и доходят до кристалла при 10–20 mK. Каждая степень свободы управления — это проводник, пересекающий градиент 300 K → 10 mK, то есть задача тепловая и механическая, а не квантовая. В ходу с первых установок на трансмонах (2007). Координаты: e = СВЧ-управление, целиком размещённое при комнатной температуре, без криогенного усиления и демультиплексирования; f = когерентная ошибка в том виде, в каком её видит код, — перекрёстные наводки, фазовый шум, дрейф амплитуды.
Физика и пределы
Связывающее ограничение — бюджет охлаждения, а не когерентность. Каждая линия несёт пассивную теплопроводную нагрузку плюс активную — от ~60 dB ослабления, опускающего джонсоновский шум с 300 K до фотонного дна 10 mK; бо́льшая часть этого тепла сбрасывается на 4 K и на ступень испарителя (still). Холодопроизводительность каждой ступени фиксирована — Bluefors XLD400 даёт примерно 1 W при 4 K и микроватты на камере смешения, — поэтому линии масштабируются как O(N) против константы. Измеренный бюджет у Krinner et al. позволяет держать в этом криостате 50 кубитов при 14 mK, максимум около 150 D[2]; всё, что выиграно с тех пор, — более тонкий кабель и более плотная упаковка, а не новая физика. Отказ носит когерентный характер: перекрёстные наводки и фазовый дрейф проявляются как ошибка управления, поэтому такие машины деградируют через потребность в перекалибровке, а не через декогеренцию. Что сдвигает предел: мультиплексирование нескольких кубитов на один проводник либо перенос синтеза сигналов внутрь криостата.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2019 | 50 кубитов на один XLD400 по измерениям; тепловая верхняя граница ~150 | ETH Zürich | D[2] |
| 2023-12 | 1,121 кубит на одном криостате (Condor) — крупнейшая когда-либо разведённая таким способом система | IBM | C[14] |
| 2025-11-10 | 8 каналов на один шлейф, +50% на порт, 1,536 линий в XLDsl | Delft Circuits | C[3] |
| 2026-06-16 | KIDE специфицирован на >4,000 ВЧ-линий и >1,000 кубитов | Bluefors | C[1] |
Разводка задаёт то N, при котором ошибки имеет смысл корректировать, но не сам предел: доминирующим членом остаётся двухкубитная неточность — Willow, 105 кубитов при среднем 2Q 99.88% и цикле 1.1 µs D[16].
Производство, материалы и цепочка поставок
Выход годных здесь механический (разъёмы на порт, расслоение шлейфа, тепловая привязка) и тепловой, а не литографический; стойки почти целиком COTS. Тонкий слой — криогенная разводка: Delft Circuits является ведущим независимым поставщиком шлейфов и поставляет их внутрь систем Bluefors C[3]. Риск сконцентрирован в рефрижераторах: в 2023 г. Bluefors поглотила импульсные трубы и гелиевые установки Cryomech, забрав себе ступень под блоком растворения, при совокупной выручке выше EUR 160 M C[12]; Oxford Instruments — единственная сопоставимая коммерческая альтернатива, ULVAC — японский третий источник с 2025 г. C[15]. Экспортный контроль режет асимметрично: рефрижераторы выше порога BIS (≥600 µW при 0.1 K, 48 h) подпадают под ECCN 3A904, а 3A901.a контролирует КМОП, спроектированный для работы при ≤4.5 K, чем захватывает альтернативу в виде cryo-CMOS, тогда как комнатнотемпературные стойки не контролируются G[8].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
От двух до четырёх линий на кубит: возбуждение, поток и линии считывания, каждая из которых мультиплексирует 5–10 кубитов. На 10³ архитектура работает и занимает бо́льшую часть крупного криостата; >4,000 линий у KIDE специфицированы под >1,000 кубитов, то есть примерно по четыре на кубит C[1]. На 10⁴ дорожная карта по шлейфам (40,000+ линий к 2029 г.) — это экстраполяция без промежуточной демонстрации R[3], и пределом становится глубина мультиплексирования, а не число кабелей. На 10⁶ комнатнотемпературного пути не существует; любая дорожная карта дальше ~10⁴ предполагает управление внутри криостата или разбиение по нескольким криостатам. Комнатнотемпературный круговой проход добавляет ещё и задержку кабеля плюс обработку в стойке масштаба µs C[4] — против цикла Willow в 1.1 µs D[16].
Роль в стеке
Обслуживает пути платформ на трансмонах, на бозонных кот-кодах/GKP и на двухрельсовом стирании — всё сверхпроводниковое дерево — и не требует ничего выше по стеку, в чём и состоит его коммерческая сила. Каждый из его заменителей (cryo-CMOS при 4 K, SFQ при милликельвинах, ЦАП магнитного потока на кристалле) обходится в новую криогенную квалификацию, и ни один не вытеснил его на масштабе: милликельвиновый SFQ-модуль SEEQC достигает точности 1Q выше 99% и до 99.9% на пяти кубитах D[6]; контроллер HRL при 4 K управляет 18 кремниевыми спиновыми кубитами при Λ₅/₃ = 4.7 D[7]; IBM сообщает о паритете ASIC потокового смещения на cryo-CMOS с комнатнотемпературной электроникой на 156-кубитном Heron R2, но только в виде конференционных тезисов C[13]. Комнатнотемпературная разводка не добавляет времени ни гейту, ни считыванию, поэтому производный раунд остаётся 0.65 µs — внутри измеренного цикла QEC 1.1 µs D[16]. Соседний пустой слот — мультиплексированный криогенный слой управления, доказанный на масштабе массива.
Верификация (QCVV)
Любое число линий выше 1,536 — это продуктовая литература, а не реально разведённая система: ни >4,000 у Bluefors, ни 40,000 к 2029 г. у Delft Circuits не имеют названной инсталляции, и ни один из них не публикует данных по перекрёстным наводкам или фазовой стабильности при большом числе каналов. Независимого измерения суммарных перекрёстных наводок более чем на ~1,000 одновременно работающих линиях по состоянию на 4 сентября 2026 г. не существует — и это тот самый значимый пробел, поскольку именно перекрёстными наводками эта архитектура и отказывает.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Bluefors | поставщик | Финляндия | Рефрижераторы с интегрированными жгутами; KIDE на >4,000 линий | C[1] |
| Delft Circuits | поставщик | Нидерланды | Шлейф Cri/oFlex, 8 каналов на шлейф, внутри Bluefors XLDsl | C[3] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Стойки управления OPX и ПО контроллера | C[5] |
| Zurich Instruments | поставщик | Швейцария | Стойки ZQCS в 256-кубитной системе Fujitsu/RIKEN | C[4] |
| Qblox | поставщик | Нидерланды | Модульные стеки управления, более низкая цена | C[10] |
| IBM | разработчик | США | Condor, 1,121 кубит на одном криостате; претендент с cryo-CMOS | C[14] |
| SEEQC | разработчик | США | Милликельвиновое SFQ-управление — заменитель внутри криостата | D[6] |
Деньги.
2023-03-28 · Bluefors · сделка M&A, Cryomech · сумма не раскрыта, совокупная выручка > EUR 160 M · закрыта C[12]
2024-06-20 · Qblox · раунд Series A · USD 26 M · Quantonation, Invest-NL Deep Tech · закрыт C[10]
2025-02-25 · Quantum Machines · раунд Series C · USD 170 M · ведущий инвестор PSG Equity · суммарно USD 280 M · закрыт C[5]
2025-12-03 · Delft Circuits · расширение раунда Series A · EUR 8 M · DeepTech XL, HTGF, QuVest · суммарно EUR 15 M · закрыто P[9]
2026-06-17 · Quantum Machines · сделка M&A, PCB Engineering (Венгрия) · сумма не раскрыта · закрыта C[5]
Рынок и цепочка поставок. Рынок стоек конкурентен и коммодитизируется: пять поставщиков квалифицированы под NVQLink C[11], лучше всех капитализирована Quantum Machines с суммарными USD 280 M C[5], Qblox на порядок меньше C[10]. Криостаты и их разводка, наоборот, сконцентрированы, и Delft Circuits с суммарными EUR 15 M P[9] — единственный значимый независимый поставщик шлейфов, то есть единая точка отказа. Узел оплачивают G2, G3, G7; не G4.
ИС и стандарты. Датированного подсчёта патентных семейств по криогенным ВЧ-кабелям или комнатнотемпературному управлению ни в одной поименованной базе не найдено — датированного факта нет. Формального стандарта нет; ближайшее к нему — NVQLink, который с 2025-10-28 задаёт общий интерфейс со стороны GPU для пяти поставщиков управления C[11], тогда как импульсный стек у каждого остаётся проприетарным.
Дорожные карты и послужной список. Delft Circuits (2025-11-10, на 2029): 40,000+ линий на криостат, промежуточных вех нет R[3]. Bluefors (2026-06-16, срок не указан): KIDE на >4,000 линий, только страница продукта C[1]. Zurich Instruments (2026-03-09, срок не указан): «несколько тысяч кубитов» C[4]. Оба поставщика кабельных решений поставили каждый заявленный ими шаг по плотности; тем не менее 2029 г. — это линейная экстраполяция.
Стратегическое прочтение. Если комнатнотемпературная разводка дотянет до 10⁴ кубитов, бюджет управления остаётся у поставщиков стоек и у Bluefors, а cryo-CMOS и SFQ так и останутся исследовательскими программами; проигрывают SEEQC и команды криогенных ASIC. Если плотность застрянет у 4,000–5,000 линий, переговорная сила уходит внутрь криостата, где ни один комнатнотемпературный поставщик не владеет ИС, — а сильнейшие результаты по cryo-CMOS принадлежат IBM и HRL, теперь одной компании. Экспортный контроль играет на стороне действующего решения G[8].
Открытая ниша: точкой подключения являются не стойки — их рынок переполнен и примыкает к COTS, — а независимая характеризация того, чего не публикует ни один вендор: суммарных перекрёстных наводок, фазовой стабильности и измеренного теплового бюджета при 10³ и более одновременно работающих линиях, то есть исходных данных «годен / не годен» для любого решения по cryo-CMOS и SFQ.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение к концу 2027 г. — если один криостат заработает с >2,000 кубитами на комнатнотемпературных линиях и с опубликованной точностью при такой плотности; понижение — после ещё одного года спецификаций по числу линий без реально разведённой системы. Лучший случай к 2029 г.: плотность шлейфов вместе с более глубоким мультиплексированием доводит систему до 10⁴ кубитов при неизменном стеке. Худший случай: плотность выходит на плато у 4,000–5,000 линий, тогда как дорожные карты за этой отметкой опираются на непоставленные cryo-CMOS или SFQ. Открытые вопросы: растут ли перекрёстные наводки быстрее линейного закона за пределами ~1,000 линий; складываются ли плотность шлейфов и мультиплексирование или упираются в независимые стены; решится ли хоть один поставщик на управление внутри криостата раньше, чем комнатнотемпературная разводка явно откажет; снимает ли разбиение по нескольким криостатам вопрос о потолке на один криостат.
Источники
[1] Bluefors, KIDE cryogenic platform product page (revised 2026-06-16) — https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/ C
[2] Krinner, Storz, Kurpiers, Magnard, Heinsoo, Keller, Luetolf, Eichler, Wallraff, "Engineering cryogenic setups for 100-qubit scale superconducting circuit systems", EPJ Quantum Technology 6, 2 (2019); arXiv:1806.07862 — https://link.springer.com/article/10.1140/epjqt/s40507-019-0072-0 D
[3] "Delft Circuits, Bluefors: the engine-room driving joined-up quantum innovation", Physics World, 2025-11-10 — https://physicsworld.com/a/delft-circuits-bluefors-the-engine-room-driving-joined-up-quantum-innovation/ C G
[4] Zurich Instruments ZQCS platform launch, QuantumWire, 2026-03-09 — http://quantumwire.com/article/17731132975802.html C G
[5] Quantum Machines, "Quantum Machines raises $170 million in Series C funding", 2025-02-25 — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/ C G
[6] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC), "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature", Nature Electronics, 2026-03-10 — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6 D G
[7] HRL Laboratories, 18-qubit SiGe QPU with 4 K cryo-CMOS controller, Nature 2026-07-29; arXiv:2604.16216 — https://arxiv.org/abs/2604.16216 D G
[8] US BIS interim final rule, "Commerce Control List additions and revisions: implementation of controls on advanced technologies", 2024-09-06 (ECCN 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906) — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies G G
[9] "Delft Circuits names Martin Danoesastro CEO and extends funding round", The Quantum Insider, 2025-12-03 — https://thequantuminsider.com/2025/12/03/delft-circuits-new-ceo-financing/ P
[10] Qblox, "Qblox secures Series A funding to accelerate quantum control stack development", 2024-06-20 — https://qblox.com/newsroom/qblox-secures-series-a-funding-quantum-control-stack-development C
[11] NVIDIA, "NVIDIA NVQLink", 2025-10-28 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing C G
[12] Bluefors, "Bluefors closes the acquisition of Cryomech", 2023-03-28 — https://bluefors.com/press-releases/bluefors-closes-the-acquisition-of-cryomech/ C G
[13] IBM Research, "A cryo-CMOS control system for large-scale superconducting qubit quantum computing, part 2", APS Global Physics Summit abstract, 2026-03-16 — https://research.ibm.com/publications/a-cryo-cmos-control-system-for-large-scale-superconducting-qubit-quantum-computing-part-2 C G
[14] IBM, Quantum roadmap to 2033 (Condor, 1,121 qubits, 2023-12) — https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-roadmap-2033 C
[15] ULVAC, next-generation dilution refrigerator developed with IBM input, 2025-03-21 — https://www.nasdaq.com/press-release/ulvac-developing-next-generation-dilution-refrigerator-quantum-computing-2026-2025-03 C G
[16] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D G
Открытые пункты верификации
Ни один вендор не публикует стоимость в расчёте на линию или на жгут; экономику единицы для криогенной разводки процитировать нечем. Нет ни измеренного теплового бюджета, ни данных по перекрёстным наводкам для шлейфового жгута более чем на 1,000 линий — цифры Bluefors про >4,000 линий и Delft Circuits про 40,000 к 2029 г. на системном уровне не верифицированы. Выручка и число заказчиков у Delft Circuits и Zurich Instruments не раскрыты. Результат IBM о паритете потокового смещения на cryo-CMOS существует только в виде тезисов конференции APS, без препринта и статьи по состоянию на 2026-09-04. Датированного решения по ECCN именно для комнатнотемпературных стоек управления не найдено; вывод об отсутствии контроля сделан из того, что в правиле 2024 г. нет подходящей позиции, а не из явного заявления BIS.
Laser + AOD/SLM optical control (atoms)
Free-space lasers, holographic modulators and acousto-optic deflectors generate, move, image and drive the optical-tweezer arrays that hold neutral-atom qubits.
Verdict. This layer, not the 270 ns gate, sets the neutral-atom clock: imaging plus transport keep the QEC round at 1-4.5 ms as of 4 Sep 2026, and trap power scales linearly at ~0.67 mW per site.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A holographic modulator splits one beam into a static lattice of tweezer foci; crossed acousto-optic deflectors, driven by multi-tone RF, steer individual traps; further lasers cool, image and drive the hyperfine and Rydberg transitions. Modulators frame at tens of hertz, static within a shot, so fast motion belongs to the deflectors or to optical-lattice conveyors. Endres set the pattern in 2016 — real-time control of 100 tweezers building defect-free arrays of over 50 atoms in under 400 ms D[1] — and that measure-decide-move-verify loop is still the clock.
- e/f: entirely optical, room temperature, outside the vacuum cell; errors are coherent — pointing, hologram phase, RF intermodulation.
- d/g: connectivity comes from deflector transport, built of free-space optics.
Physics & limits
Two hard laws govern this layer. Trap power is linear in site count: Tsinghua's 18,225-site array takes 33 W incident, 12.2 W effective, ~0.67 mW per trap D[2], so 10⁶ sites implies about a kilowatt of trapping light before any imaging or Rydberg beam. And a deflector's resolvable-spot count is its RF bandwidth times the acoustic transit across the beam, while that transit lower-bounds how fast a trap is re-pointed: more sites and faster moves pull against each other in one device. Neither is a "refresh rate"; the report's 10 MHz figure is a proxy. The consequence is the clock: imaging at 0.5–1 ms and transport at hundreds of µs give QEC rounds of 1–4.5 ms against 270 ns gates D[3]. Failure modes are systematic: trap-depth non-uniformity, pointing drift, tone intermodulation. Faster imaging moves the floor — 17.6 µs readout at 99.89(5)% discrimination on ytterbium P[6], ~50× off the dominant term.
Engineering state of the art
Largest array: 11,022 rubidium atoms in an 18,225-site grid from a 19.8 mm metasurface outside the vacuum cell — no gates, no coherence, 60.5% filling before rearrangement D[2]. Best sustained operation: 3,217 atoms at 99.3% filling beyond two hours, reloading 300,000 atoms per second for 30,000 initialised qubits per second, moved by optical-lattice conveyors, not deflectors D[4]. Typical at scale is far smaller: the 448-atom architecture, where imaging and transport set a 1–4.5 ms round D[3]. Dominant limit: measurement and motion latency, not trap count or power.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-09 | 3,217 atoms, >2 h, 30,000 initialised qubits/s | Harvard | D[4] |
| 2026-06 | 18,225 metasurface traps, 11,022 atoms, 0.67 mW/site | Tsinghua | D[2] |
| 2026-07 | 2,000 tweezers from 20 W, 3.5 µm pitch, sub-100 nm | Fraunhofer ILT | P[5] |
| 2026-08 | 17.6 µs imaging, 99.89(5)% discrimination, 98.80(44)% survival | Kyoto | P[6] |
Manufacturing, materials & supply chain
No wafer: commodity and semi-custom free-space optics integrated by hand — yet the concentration is severe. Only two deflector vendors appear in the sourced literature, AA Opto-Electronic (DTSX-400, in the 448-atom system) and Gooch & Housego DG, and Hamamatsu supplies both modulator and camera with no alternative identified CG — the two real single points of failure. A June-2026 alliance of Hamamatsu, NKT Photonics and Yaqumo is the first attempt to industrialise the tier, aimed at a sensing market projected at $3.5–7.9B P[7]. Tsinghua's metasurface points the other way: a lithographic element replacing the objective is the one step that could become semiconductor manufacturing D[2]. No export-control category names tweezer optics; exposure runs via ECCN 4A906 G.
Control, readout & I/O burden
One optics chain serves the whole array, so the burden is bandwidth and optical power, not lines per qubit — the inverse of the superconducting problem, and why atom counts scale while clocks do not. At 10³ sites full fault-tolerant loops run today D[3]. At 10⁴ the binding constraint is the measure-rearrange-verify cycle: 11,022 atoms trapped against 448 under logical control. Nothing exists at 10⁶. The only end-to-end control-loop figure a vendor publishes is QuEra's Gemini repetition rate: one shot per second at 260 qubits C[8].
Role in the stack
This layer underlies both neutral-atom paths — alkali (QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google) and alkaline-earth (Atom Computing/Microsoft, Caltech) — supplying the Rydberg drive and deflector transport that the gate and zoned-connectivity mechanisms consume. It replaces photonic-integrated trap control, trading chip-scale integration for free-space flexibility. Not a hub by reach, but nearly every neutral-atom mechanism sits on it. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 1.31 ms, transport 0.80 ms of it, against a measured 1–4.5 ms round — set entirely here. Empty neighbouring slot: an integrated optical control plane keeping deflector flexibility.
Verification (QCVV)
Trap counts and filling come from direct fluorescence imaging and are not disputed, but they are compared across incompatible boundaries: 11,022 trapped atoms and 448 qubits under fault-tolerant control measure different things, and filling is quoted before rearrangement (60.5% D[2]) or after (99.3% D[4]) unlabelled. Latency figures are architectural, measured inside one group's system and never reproduced, and the metasurface and 2,000-tweezer results are each single-group.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuEra Computing | developer | USA | Sells Gemini: 260 atoms, one shot per second | C[8] |
| Atom Computing | developer | USA | Ytterbium platform; builds Magne with Microsoft | C[10] |
| Pasqal | developer | France | Rydberg tweezer systems; SPAC-listed Aug 2026 | P[16] |
| Hamamatsu Photonics | supplier | Japan | Modulators and qCMOS cameras | P[7] |
| AA Opto-Electronic | supplier | France | Crossed AODs for tweezer transport | DG |
Money.
| Date | Actor | Event | Amount | Programme / lead | Status |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-07-17 | QuNorth | Magne order, 1,225 physical | €80M | Atom Computing, Microsoft | ordered CG |
| 2025-09-09 | QuEra | financing round | $230M+ | Google, SoftBank Vision Fund 2 | closed C[9] |
| 2025-11-06 | DARPA | QBI Stage B: Atom Computing, QuEra | ≤$15M | QBI | official G |
| 2026-06-16 | Atom Computing | Series C plus CHIPS LOI | 100M + 100M | Third Point; US Commerce | closed+LOI C[10] |
| 2026-08-28 | Pasqal | SPAC close | ~$360M cash, 2025 revenue €16.5M | — | closed P[16] |
Market & supply chain. Two deflector vendors and one camera-and-modulator vendor against a laser field with real alternatives (NKT, TOPTICA, Coherent): the concentration sits in deflectors and cameras, small unlisted businesses under four venture-funded platforms. Unit economics are quotable at system level — QuNorth's €80M for 1,225 atoms is ~€65k per atom, two orders below a trapped-ion delivery per ion PG, because tweezer optics amortise across sites. It pays for G1, is a prerequisite for G3, blocks G4 until the millisecond cycle falls.
IP & standards. No patent family specific to tweezer control surfaced: the technique descends from open literature and the entrants are spin-outs of the groups that published it. Vendor IP sits in the deflector and modulator products, not quantum-specific; PatSnap's counts are not disaggregated here PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. No litigation, no standards body.
Roadmaps & track record. QuEra (2024, for 100 logical in 2026) — retargeted to "Libra" in 2028, a two-year slip, no control-hardware change announced. Atom Computing with Microsoft (2025-07, for 50 logical in Magne at the turn of 2026/27) — installing as of 4 Sep 2026, the field's only firm delivery date. Pasqal (2024, for 10,000 physical in 2026) — slipped to 2028, now funded. Infleqtion (2025-09, for 1,000 logical by 2030) — capitalised, no latency figure. Google (2026-03) — staffed, no milestone.
Strategic reading. If this layer industrialises the winner is whoever consolidates the optics tier, not a platform company: a supplier owning deflectors, modulators and cameras prices against every neutral-atom vendor at once, which is what the Hamamatsu alliance is positioned to become. The platforms' counter is integration — metasurfaces and trap chips pulling optics onto a wafer. If the millisecond cycle holds they lose together: atom counts already exceed what anyone can control, so latency is the differentiator, and superconducting rivals hold three orders on clock.
Open niche: A small QCVV house could publish the number nobody reports: an end-to-end control-loop clock — image, decide, move, verify — with its variance, to a common protocol across vendors. The field offers one product figure and in-paper latencies never meant to be compared.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a QEC round below 1 ms above 10³ sites; a second group replicating the metasurface array or the 17.6 µs imaging; Magne benchmarked at 50 logical qubits. Best case 2029: fast imaging and conveyor transport cut the round to ~100 µs, removing the clock disadvantage. Worst case: latency stays at milliseconds, arrays large, cheap and slow. Open: is the deflector bandwidth-transit trade engineering or a hard limit; can fast imaging survive at 10⁴ sites; will anyone second-source the deflectors. Watch Magne's acceptance tests.
Sources
[1] Endres et al. (Caltech / Harvard) · Cold matter assembled atom-by-atom (100 real-time tweezers) · arXiv:1607.03044 · 2016-07-11 · https://arxiv.org/abs/1607.03044
[2] Wang, Zhang et al. (Tsinghua University, Qosmos) · Metasurface tweezer array, 18,225 sites, 11,022 atoms · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715
[3] Harvard / MIT / QuEra · 448-atom fault-tolerant architecture · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[4] Chiu, Ji, Bluvstein et al. (Harvard / MIT / QuEra) · Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system · Nature · 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6
[5] Fraunhofer ILT / University of Stuttgart · Laser-optical system for 2,000 Rydberg tweezers · The Quantum Insider · 2026-07-08 · https://thequantuminsider.com/2026/07/08/fraunhofer-ilt-develops-laser-system-for-2000-qubit-neutral-atom-quantum-computer/ P
[6] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University, Yaqumo) · 17.6 µs fluorescence imaging of ytterbium atoms · arXiv:2605.24175v2 · 2026-08-24 · https://arxiv.org/html/2605.24175 P
[7] Quantum Computing Report · Hamamatsu Photonics, NKT Photonics and Yaqumo alliance on cold-atom core components · 2026-06-04 · https://quantumcomputingreport.com/hamamatsu-photonics-nkt-photonics-and-yaqumo-form-alliance-to-industrialize-cold-atom-quantum-core-components/ P
[8] QuEra Computing · Gemini product page (260 qubits, 99.2% global 2Q, one shot per second) · company website · accessed 2026-09-03 · https://www.quera.com/gemini C
[9] QuEra Computing · $230M+ financing round · company press release · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
[10] Atom Computing · Raises more than 300M including a 100M DoC letter of intent · PR Newswire · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[11] Caltech · 6,100-atom caesium array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · 2025-09 · https://arxiv.org/abs/2403.12021
[12] Google · Neutral-atom quantum computers: a second hardware track · Google blog · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[13] Gooch & Housego · Acousto-optic deflectors in Nature neutral-atom papers · company page · accessed 2026-09-04 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers C
[14] US Bureau of Industry and Security · Export controls on quantum computing items (ECCN 4A906) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[15] Infleqtion · First neutral-atom quantum company to go public (NYSE, >$550M gross) · company newsroom · 2026-02-17 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ C
[16] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with ~$360M in cash · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
Open verification items
The main report's "10 MHz refresh insufficient above ~10⁴ qubits" cannot be attributed to a device or a measurement in any source found; liquid-crystal modulators frame at tens of hertz and deflector reconfiguration is bounded by acoustic transit, so the figure is treated here as a proxy. Institutional affiliation for the 2016 lineage paper was not returned by the arXiv abstract page. Whether the Hamamatsu, NKT Photonics and Yaqumo alliance has signed named customers is undisclosed. Vacuum lifetime and any coherence measurement for the 18,225-site metasurface array are not reported. No cost breakdown exists below system level; the €65k-per-atom figure is derived from one order, not a price list.
Оптическое управление лазер + AOD/SLM (атомы)
Лазеры свободного пространства, голографические модуляторы и акустооптические дефлекторы создают, перемещают, снимают и возбуждают массивы оптических пинцетов, удерживающие кубиты на нейтральных атомах.
Вердикт. Такт нейтрально-атомной машины задаёт этот слой, а не гейт в 270 ns: съёмка изображения плюс транспорт удерживают раунд QEC на 1-4.5 ms по состоянию на 4 сентября 2026 г., а мощность удержания растёт линейно, ~0.67 mW на позицию.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Голографический модулятор расщепляет один пучок в статическую решётку фокусов-пинцетов; скрещённые акустооптические дефлекторы, управляемые многотональным ВЧ-сигналом, наводят отдельные ловушки; остальные лазеры охлаждают, снимают изображение и возбуждают сверхтонкие и ридберговские переходы. Модуляторы обновляют кадр на десятках герц и статичны в пределах одного выстрела, поэтому быстрое движение — дело дефлекторов или конвейеров на оптических решётках. Схему задал Endres в 2016 г. — управление 100 пинцетами в реальном времени, собирающее бездефектные массивы более чем из 50 атомов менее чем за 400 ms D[1], — и этот цикл «измерить–решить–переместить–проверить» до сих пор задаёт такт.
- e/f: полностью оптический, комнатная температура, вне вакуумной ячейки; ошибки когерентны — наведение, фаза голограммы, ВЧ-интермодуляция.
- d/g: связность даёт транспорт на дефлекторах, построенный на оптике свободного пространства.
Физика и пределы
Этим слоем правят два жёстких закона. Мощность удержания линейна по числу позиций: массив Tsinghua на 18,225 позиций забирает 33 W падающей мощности и 12.2 W эффективной, ~0.67 mW на ловушку D[2], так что 10⁶ позиций означают около киловатта удерживающего света ещё до всякой съёмки и ридберговского пучка. А число разрешимых пятен дефлектора есть произведение его ВЧ-полосы на время пробега акустической волны поперёк пучка, причём это же время снизу ограничивает скорость перенаведения ловушки: больше позиций и более быстрые перемещения тянут в разные стороны внутри одного прибора. Ни то, ни другое не является «частотой обновления»; цифра 10 MHz из отчёта — суррогатный показатель. Следствие — такт: съёмка за 0.5–1 ms и транспорт за сотни µs дают раунды QEC в 1–4.5 ms против гейтов в 270 ns D[3]. Режимы отказа систематические: неоднородность глубины ловушек, дрейф наведения, интермодуляция тонов. Нижний предел сдвигает более быстрая съёмка — считывание за 17.6 µs при различении 99.89(5)% на иттербии P[6], что примерно в ~50× меньше доминирующего члена.
Инженерное состояние (state of the art)
Крупнейший массив: 11,022 атома рубидия в сетке из 18,225 позиций, сформированной метаповерхностью 19.8 mm вне вакуумной ячейки — без гейтов, без когерентности, заполнение 60.5% до перестроения D[2]. Лучшая длительная работа: 3,217 атомов при заполнении 99.3% дольше двух часов, с перезагрузкой 300,000 атомов в секунду ради 30,000 инициализированных кубитов в секунду, причём перемещение выполняют конвейеры на оптических решётках, а не дефлекторы D[4]. Типичное в масштабе гораздо скромнее: 448-атомная архитектура, где съёмка и транспорт задают раунд в 1–4.5 ms D[3]. Доминирующее ограничение — задержка измерения и движения, а не число ловушек и не мощность.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-09 | 3,217 атомов, >2 h, 30,000 инициализированных кубитов/s | Harvard | D[4] |
| 2026-06 | 18,225 метаповерхностных ловушек, 11,022 атома, 0.67 mW на позицию | Tsinghua | D[2] |
| 2026-07 | 2,000 пинцетов из 20 W, шаг 3.5 µm, менее 100 nm | Fraunhofer ILT | P[5] |
| 2026-08 | Съёмка 17.6 µs, различение 99.89(5)%, выживание 98.80(44)% | Kyoto | P[6] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Пластины нет: товарная и полукастомная оптика свободного пространства, интегрируемая вручную, — и тем не менее концентрация тяжёлая. В просмотренной литературе фигурируют лишь два поставщика дефлекторов — AA Opto-Electronic (DTSX-400, в 448-атомной системе) и Gooch & Housego DG, — а Hamamatsu поставляет и модулятор, и камеру, причём альтернатива не установлена CG: вот две настоящие единые точки отказа. Альянс Hamamatsu, NKT Photonics и Yaqumo от июня 2026 г. — первая попытка индустриализировать этот уровень, нацеленная на рынок сенсорики с прогнозом $3.5–7.9B P[7]. Метаповерхность Tsinghua указывает в другую сторону: литографический элемент, заменяющий объектив, — единственный шаг, который может стать полупроводниковым производством D[2]. Ни одна категория экспортного контроля пинцетную оптику не называет; уязвимость идёт через ECCN 4A906 G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Одна оптическая цепочка обслуживает весь массив, поэтому нагрузка — это полоса и оптическая мощность, а не число линий на кубит: задача, обратная сверхпроводниковой, и именно поэтому число атомов масштабируется, а такты — нет. При 10³ позициях полные отказоустойчивые петли работают уже сегодня D[3]. При 10⁴ связывающим ограничением становится цикл «измерить–перестроить–проверить»: 11,022 захваченных атома против 448 под логическим управлением. При 10⁶ не существует ничего. Единственная сквозная цифра по петле управления, публикуемая поставщиком, — частота повторения Gemini у QuEra: один выстрел в секунду при 260 кубитах C[8].
Роль в стеке
Этот слой лежит под обоими нейтрально-атомными путями платформы — щелочным (QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google) и щёлочноземельным (Atom Computing/Microsoft, Caltech), — поставляя ридберговское возбуждение и транспорт на дефлекторах, которые потребляют механизмы гейта и зонированной связности. Он заменяет управление ловушками через фотонную интеграцию, разменивая интеграцию масштаба чипа на гибкость свободного пространства. По охвату это не хаб, но на нём сидит почти каждый нейтрально-атомный механизм. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 1.31 ms, из них 0.80 ms транспорта, против измеренного раунда 1–4.5 ms — и задаётся целиком здесь. Соседний пустой слот: интегрированная плоскость оптического управления, сохраняющая гибкость дефлекторов.
Верификация (QCVV)
Число ловушек и заполнение получают прямой флуоресцентной съёмкой, и под сомнение они не ставятся, но сравнивают их поверх несовместимых границ: 11,022 захваченных атома и 448 кубитов под отказоустойчивым управлением измеряют разные вещи, а заполнение приводят то до перестроения (60.5% D[2]), то после (99.3% D[4]) — без пометки. Цифры задержек архитектурны, измерены внутри системы одной группы и ни разу не воспроизведены, а результаты по метаповерхности и по 2,000 пинцетам каждый получен одной группой.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuEra Computing | разработчик | США | Продаёт Gemini: 260 атомов, один выстрел в секунду | C[8] |
| Atom Computing | разработчик | США | Иттербиевая платформа; строит Magne вместе с Microsoft | C[10] |
| Pasqal | разработчик | Франция | Ридберговские пинцетные системы; листинг через SPAC в августе 2026 г. | P[16] |
| Hamamatsu Photonics | поставщик | Япония | Модуляторы и камеры qCMOS | P[7] |
| AA Opto-Electronic | поставщик | Франция | Скрещённые AOD для транспорта пинцетов | DG |
Деньги.
| Дата | Актор | Событие | Сумма | Программа / лид | Статус |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025-07-17 | QuNorth | заказ Magne, 1,225 физических | €80M | Atom Computing, Microsoft | заказано CG |
| 2025-09-09 | QuEra | раунд финансирования | $230M+ | Google, SoftBank Vision Fund 2 | закрыто C[9] |
| 2025-11-06 | DARPA | QBI Stage B: Atom Computing, QuEra | ≤$15M | QBI | официально G |
| 2026-06-16 | Atom Computing | Series C плюс LOI по CHIPS | 100M + 100M | Third Point; Минторг США | закрыто+LOI C[10] |
| 2026-08-28 | Pasqal | закрытие SPAC | ~$360M наличными, выручка 2025 г. €16.5M | — | закрыто P[16] |
Рынок и цепочка поставок. Два поставщика дефлекторов и один поставщик камер и модуляторов против лазерного поля с реальными альтернативами (NKT, TOPTICA, Coherent): концентрация сидит в дефлекторах и камерах — небольших непубличных компаниях, под которыми стоят четыре платформы на венчурном финансировании. Удельная экономика цитируема на уровне системы: €80M у QuNorth за 1,225 атомов — это ~€65k на атом, на два порядка ниже поставки ионной системы в пересчёте на ион PG, поскольку пинцетная оптика амортизируется по позициям. Уровень окупается на G1, является предпосылкой для G3 и блокирует G4, пока не упадёт миллисекундный цикл.
ИС и стандарты. Патентного семейства именно по управлению пинцетами не всплыло: методика происходит из открытой литературы, а участники рынка — спин-оффы тех самых групп, которые её опубликовали. ИС поставщиков лежит в продуктах-дефлекторах и модуляторах и не является квантово-специфичной; подсчёты PatSnap здесь не разукрупнены PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Ни судебных споров, ни органа стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. QuEra (2024 г., на 100 логических в 2026 г.) — перенацелено на «Libra» в 2028 г., сдвиг на два года, изменений в аппаратуре управления не объявлено. Atom Computing вместе с Microsoft (2025-07, на 50 логических в Magne на рубеже 2026/27) — по состоянию на 4 сентября 2026 г. идёт монтаж; единственная твёрдая дата поставки в отрасли. Pasqal (2024 г., на 10,000 физических в 2026 г.) — сдвинуто на 2028 г., теперь профинансировано. Infleqtion (2025-09, на 1,000 логических к 2030 г.) — капитализирована, цифры по задержке нет. Google (2026-03) — набран персонал, вехи нет.
Стратегическое прочтение. Если этот слой индустриализуется, выигрывает не платформенная компания, а тот, кто консолидирует оптический уровень: поставщик, владеющий дефлекторами, модуляторами и камерами, назначает цену сразу всем нейтрально-атомным вендорам — именно этим и позиционируется стать альянс Hamamatsu. Ответ платформ — интеграция: метаповерхности и чиповые ловушки, стягивающие оптику на пластину. Если миллисекундный цикл удержится, они проигрывают вместе: число атомов уже превышает то, чем кто-либо способен управлять, поэтому дифференциатором становится задержка, а сверхпроводниковые конкуренты держат по такту три порядка преимущества.
Открытая ниша: небольшая QCVV-группа могла бы опубликовать число, которого не сообщает никто: сквозной такт петли управления — снять, решить, переместить, проверить — вместе с его разбросом, по единому протоколу и для разных поставщиков. Отрасль предлагает одну продуктовую цифру и внутристатейные задержки, которые никогда не предназначались для сравнения.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: раунд QEC ниже 1 ms при более чем 10³ позициях; вторую группу, воспроизводящую метаповерхностный массив или съёмку за 17.6 µs; Magne, оттестированную на 50 логических кубитах. Лучший случай к 2029 г.: быстрая съёмка и конвейерный транспорт сокращают раунд до ~100 µs, снимая отставание по такту. Худший случай: задержка остаётся на миллисекундах, а массивы — большими, дешёвыми и медленными. Открыто: является ли размен «полоса против времени пробега» в дефлекторе инженерной задачей или жёстким пределом; выживет ли быстрая съёмка на 10⁴ позициях; появится ли у дефлекторов второй источник. Следить за приёмочными испытаниями Magne.
Источники
[1] Endres et al. (Caltech / Harvard) · Cold matter assembled atom-by-atom (100 real-time tweezers) · arXiv:1607.03044 · 2016-07-11 · https://arxiv.org/abs/1607.03044
[2] Wang, Zhang et al. (Tsinghua University, Qosmos) · Metasurface tweezer array, 18,225 sites, 11,022 atoms · arXiv:2606.02715 · 2026-06-01 · https://arxiv.org/abs/2606.02715
[3] Harvard / MIT / QuEra · 448-atom fault-tolerant architecture · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[4] Chiu, Ji, Bluvstein et al. (Harvard / MIT / QuEra) · Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system · Nature · 2025-09-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6
[5] Fraunhofer ILT / University of Stuttgart · Laser-optical system for 2,000 Rydberg tweezers · The Quantum Insider · 2026-07-08 · https://thequantuminsider.com/2026/07/08/fraunhofer-ilt-develops-laser-system-for-2000-qubit-neutral-atom-quantum-computer/ P
[6] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University, Yaqumo) · 17.6 µs fluorescence imaging of ytterbium atoms · arXiv:2605.24175v2 · 2026-08-24 · https://arxiv.org/html/2605.24175 P
[7] Quantum Computing Report · Hamamatsu Photonics, NKT Photonics and Yaqumo alliance on cold-atom core components · 2026-06-04 · https://quantumcomputingreport.com/hamamatsu-photonics-nkt-photonics-and-yaqumo-form-alliance-to-industrialize-cold-atom-quantum-core-components/ P
[8] QuEra Computing · Gemini product page (260 qubits, 99.2% global 2Q, one shot per second) · company website · accessed 2026-09-03 · https://www.quera.com/gemini C
[9] QuEra Computing · $230M+ financing round · company press release · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
[10] Atom Computing · Raises more than 300M including a 100M DoC letter of intent · PR Newswire · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[11] Caltech · 6,100-atom caesium array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · 2025-09 · https://arxiv.org/abs/2403.12021
[12] Google · Neutral-atom quantum computers: a second hardware track · Google blog · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[13] Gooch & Housego · Acousto-optic deflectors in Nature neutral-atom papers · company page · accessed 2026-09-04 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers C
[14] US Bureau of Industry and Security · Export controls on quantum computing items (ECCN 4A906) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[15] Infleqtion · First neutral-atom quantum company to go public (NYSE, >$550M gross) · company newsroom · 2026-02-17 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ C
[16] The Quantum Insider · Pasqal completes SPAC merger with ~$360M in cash · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
Открытые пункты верификации
Тезис основного отчёта «обновления в 10 MHz недостаточно выше ~10⁴ кубитов» ни в одном найденном источнике не удаётся привязать к прибору или к измерению; жидкокристаллические модуляторы обновляют кадр на десятках герц, а перестроение дефлектора ограничено временем пробега акустической волны, поэтому здесь эта цифра трактуется как суррогатный показатель. Институциональную принадлежность для работы 2016 года, стоящей в начале родословной, страница аннотации arXiv не вернула. Есть ли у альянса Hamamatsu, NKT Photonics и Yaqumo подписанные поимённо заказчики — не раскрывается. Ни вакуумное время жизни, ни какое-либо измерение когерентности для метаповерхностного массива на 18,225 позиций не сообщаются. Разбивки затрат ниже уровня системы не существует; цифра ~€65k на атом выведена из одного заказа, а не из прайс-листа.
Electro-optic drive + feed-forward electronics (RT)
Room-temperature modulators driven from detector outcomes inside one optical clock cycle — the feed-forward layer every photonic architecture needs.
Verdict. Loop latency reached 150–196 ns in 2026 against an 80 ns switch: electronics sit ~2× above the component floor, not orders of magnitude. Demote if no system-scale sub-µs loop by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The 300 K layer that drives photonic qubits and closes the measurement loop: pump lasers, thin-film lithium-niobate (TFLN) or barium-titanate (BTO) modulators, and electronics turning a detector click or homodyne quadrature into a drive voltage before the next photon arrives. Alone among control nodes it has no cryogenic variant: electronics at 300 K read detectors near 2 K, so every loop crosses that boundary twice. Coordinates: no carrier of its own, immobile, loss-dominated error; electro-optic modality at room temperature, photonic-IC fabrication.
Physics & limits
Modulator bandwidth is not the constraint. What binds is detector rise, discrimination, decision and driver settling, which must fit inside optical delay you can afford. Holding a photon 100 ns in silicon nitride costs ~15 m of waveguide; at PsiQuantum's measured 1.8 ± 0.2 dB/m single-mode SiN loss that is ~27 dB against a per-photon budget near 0.5 dB. The same delay in fibre costs ~4 mdB plus two fibre-to-chip transitions at 52 ± 12 mdB D[2]. Feed-forward delay must live off-chip; its loss price is packaging, not waveguide S. Past ~1 GHz the wall becomes SNSPD dead time.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | Feed-forward in one 1 MHz cycle, 35 chips | Xanadu | D[1] |
| 2026-06-02 | ~150 ns detector-in to settled drive | QuiX Quantum | C[4] |
| 2026-06-02 | 196 ns continuous-variable loop | Duggan et al. | P[5] |
| 2026-06-04 | Non-volatile BTO array, 80 ns | Lumiphase | D[3] |
June 2026 reset the arithmetic: 80 ns against a 1 µs cycle is ~12×, and rack electronics at 150–196 ns cut it to ~2×. That array's zero static power costs 1.48 dB per cell, ~15× PsiQuantum's 100 mdB in-line switch D[2][3] — routing plane, not fusion plane.
Manufacturing, materials & supply chain
TFLN comes from two merchant vendors, HyperLight and Lightium P[6]; volume BTO only from PsiQuantum's 300 mm GlobalFoundries flow D[2] and Lumiphase's pilot D[3]; Xanadu's 0.085 dB/facet coupling used Corning and DISCO C[9]. No cost per channel is public. I/O burden is this node: a driver and DAC per modulator, a coax and discriminator per detector. QuiX's unit is 32×32 C[4], so 10³ modes is ~30 racks; at 10⁴ the wall is inter-rack clock skew, at 10⁶ nothing scales. The machine falls under BIS ECCN 4A906 G.
Role in the stack
A hub, not a path choice: it drives the fusion path (PsiQuantum, Quandela, QuiX) and the continuous-variable/GKP path (Xanadu) identically, and sets the derived clock wherever fusions or homodyne measurements iterate — 1.0 MHz at system scale, 5–7 MHz at unit scale. Verification: the figures sit at three reference planes. QuiX's ~150 ns is detector-to-drive C[4]; 196 ns a full CV loop P[5]; Aurora's 1 MHz a cycle time, not a latency D[1].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | developer | CA | Only system-scale single-cycle feed-forward | D[1] |
| PsiQuantum | developer | US | 300 mm BTO switches, DARPA V&V | D[2] |
| QuiX Quantum | developer | NL | Rack feed-forward unit, ~150 ns | C[4] |
| Lumiphase | supplier | CH | Non-volatile BTO array | D[3] |
Money.
2024-09 · HyperLight · Series B · USD 37 M · Summit Partners · closed P[6]
2025-07-10 · QuiX · Series A · EUR 15 M · Invest-NL, EIC · closed CG
2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS LOI · USD 375 M · US Commerce G
2026-07-22 · PsiQuantum · QBI Stage C, BTO-switch V&V · USD 125 M · DARPA P[7]
Market & supply chain. Two TFLN vendors, one volume BTO line, and no merchant vendor of low-latency feed-forward at all — each firm builds its own. The scarce input is the deterministic sub-200 ns detector-to-driver path, not the modulator. Pays for G3/G4, G6.
IP & standards. No feed-forward patent family surfaced from a dated database as of 2026-09-04; the BTO gate array is the dated advance D[3].
Roadmaps & track record. Xanadu 1 MHz (delivered 2025-01, unimproved) D[1]; QuiX named fast feed-forward a 2026 blocker in 2025-07 and installed the unit 2026-06-02 C[4]; PsiQuantum published no 2026 hardware result P[7]. QuiX alone shipped what it named.
Strategic reading. If sub-200 ns loops generalise, the bottleneck migrates to detector dead time and the fibre delay lines holding photons during the decision — favouring owners of packaging and detector supply over FPGA vendors. A merchant feed-forward box would commoditise a layer three firms treat as differentiation.
Open niche: load-tested closed-loop latency measurement at a stated reference plane is an unclaimed QCVV service, precisely because 1 MHz, 150 ns and 196 ns are quoted at incompatible planes.
Outlook & open questions
Confirm by 2027: a loop under 200 ns above 32 channels, or a system cycle faster than 1 MHz; demote if Aurora's 1 MHz still stands in 2028. Best case 2029: ~10 MHz rack-scale. Worst case: unit latency never couples to scale. Open: does 150 ns hold under 32-channel load; does non-volatile BTO reach usable in-line loss.
Sources
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] UPV iTEAM with Lumiphase and CEA-Leti, non-volatile barium-titanate photonic gate array, Nature Photonics, 2026-06-04 D — https://www.nature.com/articles/s41566-026-01934-y
[4] QuiX Quantum, "QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Quantum Computer," 2026-06-02 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-installs-real-time-control-component-for-universal-photonic-quantum-computer
[5] Duggan, Filgis, Bregnsbo, Saalmüller, Neergaard-Nielsen, Wintermantel, Andersen, "FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications," arXiv:2606.03500, 2026-06-02 (v2 2026-06-25) P — https://arxiv.org/abs/2606.03500
[6] optics.org, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash," 2024-09 P — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash
[7] Quantum Computing Report, "PsiQuantum Secures $125 Million Expanded Agreement with DARPA under QBI," 2026-07-22 P — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[8] Xanadu, "Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2031," GlobeNewswire, 2026-08-31 C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[9] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
Open verification items
Institutional affiliations for arXiv:2606.03500 are not on the retrievable abstract page; the author list points to the DTU group but is unconfirmed. The three 2026 latency figures sit at different reference planes and no source reconciles them. The 27 dB on-chip versus 4 mdB in-fibre delay comparison is derived here from published loss figures, not measured. No cost per modulator or feed-forward channel is public.
Электрооптическое возбуждение + электроника упреждающего управления (RT)
Модуляторы при комнатной температуре, управляемые исходами детектирования в пределах одного оптического такта, — слой упреждающего управления, необходимый любой фотонной архитектуре.
Вердикт. Задержка петли достигла в 2026 году 150–196 нс против 80 нс у коммутатора: электроника отстоит от компонентного предела примерно в 2×, а не на порядки. Понизить в ранге, если к 2028 году не появится субмикросекундной петли в системном масштабе.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Слой при 300 К, который возбуждает фотонные кубиты и замыкает измерительную петлю: лазеры накачки, модуляторы на тонкоплёночном ниобате лития (TFLN) или титанате бария (BTO) и электроника, превращающая щелчок детектора или гомодинную квадратуру в управляющее напряжение до прихода следующего фотона. Единственный среди узлов управления, он не имеет криогенного варианта: электроника при 300 К считывает детекторы вблизи 2 К, поэтому каждая петля дважды пересекает эту границу. Координаты: собственного носителя нет, неподвижен, ошибки с доминированием потерь; электрооптическая модальность при комнатной температуре, изготовление фотонных ИС.
Физика и пределы
Ограничением служит не полоса модулятора. Связывают руки фронт нарастания детектора, дискриминация, принятие решения и установление драйвера, которые обязаны уместиться в ту оптическую задержку, какую вы способны себе позволить. Удержание фотона на 100 нс в нитриде кремния стоит ~15 м волновода; при измеренных PsiQuantum потерях 1.8 ± 0.2 дБ/м в одномодовом SiN это ~27 дБ против бюджета около 0.5 дБ на фотон. Та же задержка в волокне стоит ~4 мдБ плюс два перехода волокно–кристалл по 52 ± 12 мдБ D[2]. Линия задержки для упреждающего управления обязана жить вне кристалла; цена её потерь — это корпусирование, а не волновод S. Выше ~1 ГГц стеной становится мёртвое время SNSPD.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | Упреждающее управление за один такт 1 МГц, 35 кристаллов | Xanadu | D[1] |
| 2026-06-02 | ~150 нс от входа детектора до установившегося воздействия | QuiX Quantum | C[4] |
| 2026-06-02 | Петля в непрерывных переменных 196 нс | Duggan et al. | P[5] |
| 2026-06-04 | Энергонезависимая матрица на BTO, 80 нс | Lumiphase | D[3] |
Июнь 2026 года переписал арифметику: 80 нс против такта 1 мкс — это ~12×, а стоечная электроника с 150–196 нс сокращает запас до ~2×. Нулевая статическая мощность этой матрицы обходится в 1.48 дБ на ячейку, то есть примерно в 15× больше, чем 100 мдБ у проходного коммутатора PsiQuantum D[2][3], — плоскость маршрутизации, а не плоскость слияния.
Производство, материалы и цепочка поставок
TFLN поставляют два коммерческих вендора — HyperLight и Lightium P[6]; серийный BTO — только 300-мм маршрут PsiQuantum на GlobalFoundries D[2] и пилотная линия Lumiphase D[3]; в стыковке Xanadu с 0.085 дБ на грань использовались Corning и DISCO C[9]. Стоимость в пересчёте на канал публично не раскрыта. Нагрузка на ввод-вывод — это и есть данный узел: драйвер и ЦАП на каждый модулятор, коаксиал и дискриминатор на каждый детектор. Блок QuiX имеет размерность 32×32 C[4], так что 10³ мод — это ~30 стоек; при 10⁴ стеной становится межстоечный перекос тактов, при 10⁶ не масштабируется уже ничего. Машина подпадает под позицию BIS ECCN 4A906 G.
Роль в стеке
Это хаб, а не выбор пути платформы: он одинаково обслуживает путь на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и путь непрерывных переменных/GKP (Xanadu) и задаёт производный такт везде, где итеративно повторяются слияния или гомодинные измерения, — 1.0 МГц в системном масштабе, 5–7 МГц на уровне отдельного блока. Верификация: цифры относятся к трём разным опорным плоскостям. ~150 нс у QuiX — это от детектора до воздействия C[4]; 196 нс — полная петля в непрерывных переменных P[5]; 1 МГц у Aurora — время такта, а не задержка D[1].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Xanadu | разработчик | Канада | Единственное упреждающее управление за один такт в системном масштабе | D[1] |
| PsiQuantum | разработчик | США | 300-мм коммутаторы на BTO, V&V от DARPA | D[2] |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | Стоечный блок упреждающего управления, ~150 нс | C[4] |
| Lumiphase | поставщик | Швейцария | Энергонезависимая матрица на BTO | D[3] |
Деньги.
2024-09 · HyperLight · Series B · USD 37 M · Summit Partners · закрыт P[6]
2025-07-10 · QuiX · Series A · EUR 15 M · Invest-NL, EIC · закрыт CG
2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS · USD 375 M · Минторг США G
2026-07-22 · PsiQuantum · QBI Stage C, V&V коммутаторов на BTO · USD 125 M · DARPA P[7]
Рынок и цепочка поставок. Два поставщика TFLN, одна серийная линия BTO и вовсе ни одного коммерческого поставщика упреждающего управления с малой задержкой — каждая фирма строит своё. Дефицитный вход — это детерминированный тракт «детектор → драйвер» короче 200 нс, а не модулятор. Платят G3/G4, G6.
ИС и стандарты. По состоянию на 2026-09-04 в датированных базах не обнаружено патентного семейства по упреждающему управлению; датированным достижением является вентильная матрица на BTO D[3].
Дорожные карты и послужной список. Xanadu — 1 МГц (выполнено 2025-01, с тех пор без улучшений) D[1]; QuiX в 2025-07 назвала быстрое упреждающее управление блокирующим фактором 2026 года и установила блок 2026-06-02 C[4]; PsiQuantum не опубликовала ни одного аппаратного результата за 2026 год P[7]. Только QuiX поставила ровно то, что сама и обозначила.
Стратегическое прочтение. Если петли короче 200 нс станут общим правилом, узкое место сместится к мёртвому времени детекторов и к волоконным линиям задержки, удерживающим фотоны на время принятия решения, — что играет на руку владельцам корпусирования и поставок детекторов, а не поставщикам FPGA. Коммерческий блок упреждающего управления превратил бы в рядовой товар тот слой, который три фирмы считают источником своей дифференциации.
Открытая ниша: измерение задержки замкнутой петли под нагрузкой с явно указанной опорной плоскостью — незанятая услуга QCVV именно потому, что 1 МГц, 150 нс и 196 нс приводятся в несовместимых плоскостях.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2027 году: петля короче 200 нс при более чем 32 каналах либо системный такт быстрее 1 МГц; понизить в ранге, если в 2028 году 1 МГц у Aurora по-прежнему будет пределом. Лучший сценарий к 2029 году: ~10 МГц в масштабе стойки. Худший сценарий: задержка отдельного блока так и не сомкнётся с масштабом. Открытые вопросы: удержатся ли 150 нс под нагрузкой в 32 канала; выйдет ли энергонезависимый BTO на приемлемые проходные потери.
Источники
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] UPV iTEAM with Lumiphase and CEA-Leti, non-volatile barium-titanate photonic gate array, Nature Photonics, 2026-06-04 D — https://www.nature.com/articles/s41566-026-01934-y
[4] QuiX Quantum, "QuiX Quantum Installs Real-Time Control Component for Universal Photonic Quantum Computer," 2026-06-02 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-installs-real-time-control-component-for-universal-photonic-quantum-computer
[5] Duggan, Filgis, Bregnsbo, Saalmüller, Neergaard-Nielsen, Wintermantel, Andersen, "FPGA Based Feedforward System for Photonic Quantum Computing Applications," arXiv:2606.03500, 2026-06-02 (v2 2026-06-25) P — https://arxiv.org/abs/2606.03500
[6] optics.org, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash," 2024-09 P — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash
[7] Quantum Computing Report, "PsiQuantum Secures $125 Million Expanded Agreement with DARPA under QBI," 2026-07-22 P — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[8] Xanadu, "Xanadu Charts Path to Over 1,000 Logical Qubits by 2031," GlobeNewswire, 2026-08-31 C — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[9] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
Открытые пункты верификации
Институциональные аффилиации для arXiv:2606.03500 на доступной странице аннотации отсутствуют; список авторов указывает на группу DTU, но это не подтверждено. Три цифры задержки за 2026 год относятся к разным опорным плоскостям, и ни один источник их не согласует. Сопоставление 27 дБ для задержки на кристалле против 4 мдБ в волокне выведено здесь из опубликованных цифр потерь, а не измерено. Стоимость в пересчёте на модулятор или на канал упреждающего управления публично не раскрыта.
Mid-circuit erasure check
Ancilla- or fluorescence-based test of whether a qubit is still in its code space, flagging decay/leakage as a located erasure without reading the logical state.
Verdict. The check is solved on transmons (384 ns, residual 6×10⁻⁴); unsolved are erasure fraction under two-qubit gates, false negatives and the cycle-time tax. Demote if no erasure system shows logical Λ > 2 by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A mid-circuit erasure check asks "is this qubit still inside its code space?" and returns a one-bit herald with the qubit's location without disturbing the logical state. It needs an encoding whose dominant decay leaves the code space: dual-rail (one excitation in two transmons or two cavities; loss leaves the detectable vacuum) or a metastable atomic qubit (³P₀ in ¹⁷¹Yb, D₅/₂ in ⁴⁰Ca⁺) whose ground-state decay fluoresces under a beam the qubit does not see. Proposals: Princeton/Yale, 2022-01 — 98% of ¹⁷¹Yb errors convertible, surface-code threshold 0.937%→4.15% S[4]; AWS dual-rail transmons, 2022-08 S[5]; Yale cavities, 2022-12 S[6]. Demonstrations: Princeton ¹⁷¹Yb D[3] and Caltech ⁸⁸Sr D[11] in 2023-05; AWS transmons D[8] and Yale cavities D[9] in 2023-07.
Coordinates from the technology graph (legend: a affinity natural↔fabricated; b time, deterministic/heralded; c readout mechanism, time, destructive?, mid-circuit?; d mobility; e control @ placement; f error structure; g manufacturing):
- a = 0.5, carrier-agnostic.
- b = n/a.
- c = ancilla erasure check, 10⁻⁶·⁴ s ≈400 ns, non-destructive, mid-circuit — the transmon record D[1], not the atomic 20 µs D[3].
- d = none.
- e = microwave @ room temperature (atoms: optical).
- f = erasure-convertible (located, heralded loss).
- g = none (a protocol, not an object).
Rank 1 of 96; a hub.
Physics & limits
In a transmon dual-rail pair the logical states are |10⟩ and |01⟩, so a T₁ decay of either transmon lands in |00⟩. The check is a joint dispersive readout tuned so that both logical states pull the shared resonator equally while the vacuum pulls it differently; AWS reaches a residual logical splitting of −0.7(5) kHz against a −4.25 MHz dispersive shift D[1]. In a cavity pair an ancilla sensitive to the total photon number does the same job in 1.82 µs D[2]. For atoms a decay from ³P₀ to ¹S₀ is caught by 20 µs of fluorescence on ¹S₀–¹P₁, invisible to the metastable qubit, so survivors pick up less than 10⁻⁵ error per check D[3].
Each check costs one exposure to T₁: AWS measures 2.54(1)×10⁻² erasure per 384 ns check against a residual undetected error of 6.0(2)×10⁻⁴; their ratio, the erasure bias of 42(1), is what a code cares about D[1].
Three floors are intrinsic. False negatives re-enter the code as leakage: Yale's 3.7% false-negative rate times its erasure rate gives a missed-erasure fraction of 9.0(5)×10⁻⁴ D[2]; AWS's are the readout's ≈0.8% separation error D[1]. Back-action: residual χ mismatch dephases the qubit by 8(3)×10⁻⁵ per check and the readout tone halves the erasure lifetime while on D[1]. Time: in atoms the 20 µs check stretches to 420 µs when Rydberg population must decay before imaging — hence 56(4)% of single-qubit but only ≈33% of two-qubit errors are converted D[3]. The code sees a located erasure p_e, a Pauli residual ≈p_e/40 and an unheralded leakage tail ≈FN×p_e; under that channel the surface-code threshold is 4.15% S[4] and biased-erasure codes reach 8.2–10.3% S[7]. The floor moves with longer T₁, stronger readout and, for atoms, faster Rydberg-leakage detection.
Engineering state of the art
Best demonstrated: one dual-rail transmon qubit checked in 384 ns with a 6×10⁻⁴ residual (2026-04) D[1]; a cavity CZ with 0.5% erasure and 0.03% Pauli error (2026-08) D[14]. Typical at scale (3 Sep 2026): nothing above ten erasure qubits — SUSTech's four dual-rail transmons at 98.8% logical Bell fidelity (2025-04) D[15], Quantum Circuits' 8-qubit Seeker (2024-11) C[25]. On atoms, Princeton's [[4,2,2]] blocks D[12] and JILA's 20-atom GHZ state D[18] (2025-06) are the largest erasure-checked circuits; Microsoft/Atom Computing's 24 logical qubits use end-of-round loss imaging, not mid-circuit checks D[20].
| Year | Figure | Who | Tag | Src |
|---|---|---|---|---|
| 2023-05 | 20 µs check at 0.986 detection fidelity; 56(4)% of 1Q errors converted | Princeton ¹⁷¹Yb | D | [3] |
| 2023-07 | Erasure 2.19(2)×10⁻³ per gate, residual ≈40× lower, <0.1% dephasing per check | AWS transmons | D | [8] |
| 2024-06 | 1.82 µs mid-circuit check, FP 0.51%, FN 3.7% | Yale cavities | D | [2] |
| 2024-11 | ⁴⁰Ca⁺ Bell 98.56→99.14% with erasure excision; 1 ms check | Oregon | D | [17] |
| 2025-06 | ¹⁷¹Yb error-detected CZ 99.78(4)%, >90% Rydberg-decay detection | JILA | D | [18] |
| 2025-06 | [[4,2,2]] teleportation 0.771→0.802 with erasure-selected ancillas | Princeton | D | [12] |
| 2026-04 | 384 ns check, residual 6.0(2)×10⁻⁴, bias 42(1) | AWS | D | [1] |
| 2026-08 | Dual-rail CZ 500 ns, erasure ≈0.5% per gate, Pauli 0.029(6)%, bit-flip 2.8(4)×10⁻⁶ | Quantum Circuits | D | [14] |
Dominant term today: on transmons the idling erasure during the check (T₁ ≈25 µs); on cavities the ancilla's decoherence; on atoms undetectable two-qubit errors and the Rydberg dead time.
Manufacturing, materials & supply chain
Transmon dual-rail uses standard superconducting lithography, but the pair must be flux-tunable to find a χ-matched point and dodge two-level systems, and both must be good — a yield-squared problem; AWS's five-day samples fluctuate with near-resonant TLSs D[1]. Cavity dual-rail needs two machined high-Q cavities plus an ancilla per qubit, hand-assembled — hence Quantum Circuits' plan of 8 → 17 → 49 → 181 qubits over 2024–2028 R[24]. The atomic check needs only an imaging beam and a camera. Cost and energy per checked qubit are unpublished. The transmon check inherits the dispersive-readout chain, whose amplifiers and refrigerators are the concentrated items. Export exposure: the BIS rule of 2024-09-06 G[33] G lists parametric amplifiers and cryo-CMOS (3A901), refrigerators of ≥600 µW at ≤0.1 K (3A904) and computers with ≥34 physical qubits (4A906), a floor no erasure system reaches; the rule does not say whether a dual-rail qubit counts as one or two.
Control, readout & I/O burden
Superconducting: one readout resonator per dual-rail qubit on a multiplexed feedline, two flux lines per qubit, one TWPA per line — twice a transmon's I/O. Replacing an erased qubit within the cycle needs feed-forward of a few hundred ns. At 10³ qubits the wiring is the transmon wall doubled; at 10⁴ only cold multiplexing or cryo-CMOS works, helped by the one-bit flag; at 10⁶ the 384 ns per cycle and 2×10⁶ transmons are the price of the 40× bias. Atoms: one global 20 µs pulse and one camera frame per check — lines do not grow with N, but camera read-out and processing (0.1–1 ms) set the loop latency, and fast frames cost survival (98.80(44)% for Kyoto's 17.6 µs ¹⁷⁴Yb imaging D[21]); the wall beyond 10⁴ atoms is frame budget.
Role in the stack
Two platform paths: superconducting dual-rail erasure and alkaline-earth neutral atoms. It requires an erasure-detectable encoding — dual-rail, or the metastable "omg" (optical–metastable–ground) encoding — and provides the flags that dual-rail encodings and erasure-adapted codes consume. It displaces leakage removal and post-selection on bare transmons. The price of switching is 2× transmons plus a check every cycle; on atoms the metastable manifold costs single-qubit fidelity (99.12(4)% in ³P₀ against 99.968(3)% in the ground state of JILA's omg device D[19]). Off-diagonal reading: "fabricated carrier with an erasure error structure" is genuine; "natural carrier with ≤10 µs readout" is inherited from the transmon time, not earned by the 20 µs atomic check. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: dual-rail path 2.8 µs, set by the gate layers, with the 0.40 µs check a seventh of it; atom path 1.3 ms, set by transport, the check ≈1.5% of it. Neighbouring empty slots: the cold-stage decoder (a natural consumer of one-bit heralds) and the microwave–optical transducer.
Verification (QCVV)
FP/FN come from preparing |0_L⟩, |1_L⟩ and the erased state and repeating the check; AWS quotes FP ≈ FN ≈0.8% and derives residual and bias from repeated-check and interleaved sequences under continuous detection D[1]. Gate-level erasure fractions are flag statistics and the residual Pauli error a low-depth linear fit D[14]. Atomic conversion fractions rest on the 0.986 detection fidelity D[3]; Caltech's ≥0.9971 Bell fidelity is a post-excision, SPAM-corrected bound D[11].
Not captured: survival (every headline fidelity is conditioned on "no erasure"; at 2.5% per check, forty checks halve the sample); false negatives, visible only as leakage in a multi-round code; spectator dephasing on shared feedlines, unbenchmarked beyond four qubits; drift (TLS-driven swings over 5–18 days D[1]); the time tax. Independent replications: AWS (2023, 2026) D[8][1], Yale (2023, 2024) D[9][2], Quantum Circuits (2026) D[14], SUSTech (2025) D[15], UMass (2026) D[16]; Princeton (2023, 2025) D[3][12], Caltech (2023) D[11], JILA (2025) D[18]; Oregon (2024) D[17].
Conflicts. D-Wave says its qubits detect "approximately 90% of errors" C[24]; at gate level the fraction is 83–94% depending on whether the Pauli residual is the <0.1% bound or the 0.029% fit D[14]. Atomic two-qubit conversion is 33–38% D[3][12] against the proposal's 98% S[4]. The [[4,2,2]] gain from erasure information is 1.9(4)× in the 2025-06 arXiv text D[12] but 3.6× as carried in the graph from the 2026-06 Nature Physics version D[13]; the arXiv value is used pending the published text.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What it does with the check | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. | developer | US | Cavity dual-rail qubits; 8-qubit Seeker; 17-qubit system due 2026; D-Wave unit since 2026-01 | D[14] C[25] G |
| AWS Center for Quantum Computing | developer | US | 384 ns χ-matched transmon check | D[1][8] |
| Yale University | research | US | Cavity dual-rail origin; ancilla check | D[2][9][10] |
| SUSTech (Shenzhen) | research | China | Four dual-rail transmon qubits | D[15] |
| Princeton University | research | US | ¹⁷¹Yb metastable conversion; [[4,2,2]] | D[3][12] |
| Google Quantum AI | developer | US | Atom track under Kaufman (ex-JILA ¹⁷¹Yb omg), 2026-03 | G P[30] D[18][19] |
| Atom Computing | developer | US | ¹⁷¹Yb 1,225-atom systems; loss by imaging; Magne with Microsoft | D[20] G |
Money.
- 2024-05 · Quantum Circuits · Series B extension · 26.5 M · Sequoia · cumulative ≈84 M · closed P[27] P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · Series B close · >$60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia, Hither Creek · overlaps the extension · closed C[26] P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-07-17 · QuNorth · Magne order, 50 logical qubits · €80 M · Atom Computing/Microsoft · ordered G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · eleven teams, no dual-rail vendor · official G[29] G
- 2026-01-07 · D-Wave · acquires Quantum Circuits · 550 M (300 M stock + $250 M cash) · closed 2026-01-19/20 C[22][23] G
- 2026-05-21 · D-Wave; Atom Computing · US DoC CHIPS letters of intent · $100 M each · LOI G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M · Third Point Ventures · >300 M cumulative · closed C[28] G
- 2026-08-06 · D-Wave · H1-2026 results · revenue 5.9 M (−67% YoY), cash 546.2 M · reported G
Market & supply chain. Nobody sells an erasure check; it rides on the amplifiers and refrigerators of dispersive readout (concentrated, BIS-listed G[33]). Unit economics are unpublished; the structural cost is 2× transmons or two cavities plus an ancilla per qubit, against Quantum Circuits' claim of 10–20 physical per logical instead of ~200 C[25]. Only G3 and G4 pay, once codes run 10⁵–10⁶ rounds.
IP & standards. Amazon Technologies: US 11,748,652 B1, "Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction" (Kubica, Retzker; filed 2021-12-10, granted 2023-09-05): heralded decay via a level outside the code space, dual-rail included G[31]. Yale: US 12,288,135, ancilla with an asymmetric error channel (filed 2019-06-28, granted 2025-04-29) G[32]. The Yale/Quantum Circuits cavity families now sit with D-Wave. No standard; Stim's HERALDED_ERASE instruction P[34] commoditises the decoding side.
Roadmaps & track record.
- D-Wave: promised 2026-01-07 · initial dual-rail system available in 2026 · not delivered as of 2026-09-03 C[22].
- D-Wave: promised 2026-06-01 · 17 qubits with logical error 2× below physical (2026), 49 / 20× (2027), 181 / 2,000× (2028), 10 logical (2030), 100 logical (2032), Λ = 10 · pending, no logical data R[24] G.
Credibility: Quantum Circuits/D-Wave high on physics, unproven on dates; AWS publishes results and promises no product; Princeton delivered the single-qubit half of its 2022 proposal S[4] D[3]; Atom Computing on schedule, uncommitted to mid-circuit checks.
Strategic reading. If erasure checks scale, the winners own high-T₁ fabrication and the readout chain — D-Wave, AWS and the alkaline-earth camp (Atom Computing, Google); the losers are bare-transmon roadmaps buying threshold with Λ alone. Substitution threats: qutrit erasure qubits D[16] remove the 2× overhead; fast Yb imaging D[21] and loss-aware decoding erode the case for metastable encodings. Bargaining power stays with platform vendors, not suppliers.
Open niche: a small QCVV/SFQ company could own the missing benchmark — an "erasure-check tomography" reporting false positives, false negatives, spectator dephasing, survival-corrected fidelity and drift in one protocol; an SFQ cold-stage flag aggregator is the natural add-on.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: D-Wave ships the 17-qubit system with published logical error 2× below physical by mid-2027 R[24]; any group runs ≥10 rounds of a distance-3 code on dual-rail qubits with survival reported; atomic two-qubit conversion reaches ≥70% with a check ≤50 µs; a χ-matched check reaches ≤250 ns with residual ≤3×10⁻⁴. Demote if by end-2027 no erasure system reports Λ >2 on unconditioned data. Best case by 2029: 100–200 dual-rail qubits at Λ ≈4–10 with 2 µs cycles, and Yb machines running erasure-aware codes. Worst case: erasure stays a two-qubit showpiece while bare transmons reach 10⁻³ and Λ ≈3 without it.
Open questions: (1) does the 40× bias survive parallel checks on qubits sharing feedlines? (2) can Rydberg leakage be made bright within microseconds? (3) what does a decoder do with false negatives at 10⁻³ as leakage accumulates? Watch: D-Wave's 2026 delivery, AWS's next multi-qubit paper, Google/Kaufman Yb results.
Sources
[1] Hung, J. S.-C. et al. (AWS Center for Quantum Computing) · Fast, High-Fidelity Erasure Detection of Dual-Rail Qubits with Symmetrically Coupled Readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[2] de Graaf, S. J. et al. (Yale) · A mid-circuit erasure check on a dual-rail cavity qubit using the joint-photon number-splitting regime of circuit QED · npj Quantum Information 11, 1 (arXiv:2406.14621) · 2025-01-07 · https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4
[3] Ma, S. et al. (Princeton) · High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit · Nature 622, 279 (arXiv:2305.05493) · 2023-10-11 · https://arxiv.org/abs/2305.05493
[4] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[5] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: Overcoming the T1 limit in superconducting circuits · PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[6] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120 (arXiv:2212.12077) · 2022-12-22 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[7] Sahay, K. et al. · High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors · PRX 13, 041013 (arXiv:2302.03063) · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.03063
[8] Levine, H. et al. (AWS) · Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons · PRX 14, 011051 (arXiv:2307.08737) · 2023-07-17 · https://arxiv.org/abs/2307.08737
[9] Chou, K. S. et al. (Yale) · Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements · Nature Physics 2024 (arXiv:2307.03169) · 2023-07-06 · https://arxiv.org/abs/2307.03169
[10] Koottandavida, A. et al. (Yale) · Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity · PRL 132, 180601 (arXiv:2311.04423) · 2023-11-08 · https://arxiv.org/abs/2311.04423
[11] Scholl, P. et al. (Caltech) · Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator · Nature 622, 273 (arXiv:2305.03406) · 2023-05-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[12] Zhang, B. et al. (Princeton/Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · arXiv:2506.13724 (v1) · 2025-06-16 · https://arxiv.org/abs/2506.13724
[13] Zhang, B. et al. (Princeton/Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · Nature Physics 22, 910 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[14] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[15] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[16] Liu, B.-J. et al. (UMass Amherst / Yale) · Hardware-Efficient Erasure Qubits With Superconducting Transmon Qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672
[17] Quinn, A. et al. (University of Oregon) · High-fidelity entanglement of metastable trapped-ion qubits with integrated erasure conversion · arXiv:2411.12727; Phys. Rev. A (2025) · 2024-11-19 · https://arxiv.org/abs/2411.12727
[18] Senoo, A. et al. (JILA) · High-fidelity entanglement and coherent multi-qubit mapping in an atom array · arXiv:2506.13632 (v2 2025-11-25) · 2025-06-16 · https://arxiv.org/abs/2506.13632
[19] Lis, J. W. et al. (JILA) · Mid-circuit operations using the omg-architecture in neutral atom arrays · PRX 13, 041035 (arXiv:2305.19266) · 2023-05-30 · https://arxiv.org/abs/2305.19266
[20] Reichardt, B. W. et al. (Microsoft / Atom Computing) · Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor · arXiv:2411.11822 (v3 2025-06-09) · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11822
[21] Yokoyama, R. et al. (Kyoto University) · Minimally Destructive Fast Imaging of Single Atoms in an Optical Tweezer Array with Coherent Excitation · arXiv:2605.24175 · 2026-08-24 · https://arxiv.org/html/2605.24175
[22] C D-Wave Quantum · D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[23] C D-Wave Quantum · D-Wave Completes Acquisition of Quantum Circuits Inc. · Business Wire · 2026-01-19 · https://www.businesswire.com/news/home/20260119513563/en/D-Wave-Completes-Acquisition-of-Quantum-Circuits-Inc.-Creating-Worlds-Leading-Quantum-Computing-Company
[24] P The Quantum Insider · D-Wave's New Gate-Model Roadmap Puts Pin in 2032 for 100-Logical-Qubit System · trade press · 2026-06-01 · https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/
[25] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[26] C Quantum Circuits · Quantum Circuits Secures More Than $60 Million in Series B Investment · PR Newswire · 2024-08-15 · https://www.prnewswire.com/news-releases/quantum-circuits-secures-more-than-60-million-in-series-b-investment-302221428.html
[27] P The Quantum Insider · Quantum Circuits Inc. Quietly Raises $26.5 Million · trade press · 2024-05-29 · https://thequantuminsider.com/2024/05/29/quantum-circuits-inc-quietly-raises-26-5-million/
[28] C Atom Computing · Atom Computing Raises More Than $300 Million to Accelerate Deployment of Fault-Tolerant Neutral Atom Quantum Computers · PR Newswire · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[29] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[30] P The Quantum Insider · Google Paves a Two-Lane Quantum Roadmap by Adding Neutral Atom Systems · trade press · 2026-03-24 · https://thequantuminsider.com/2026/03/24/google-paves-a-two-lane-quantum-roadmap-by-adding-neutral-atom-systems/
[31] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker) · patent, filed 2021-12-10 · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[32] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University · patent, filed 2019-06-28 · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[33] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[34] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE, HERALDED_PAULI_CHANNEL_1 · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
Open verification items
- [[4,2,2]] erasure-information gain: 1.9(4)× in arXiv:2506.13724 v1 D[12] versus 3.6× carried in the graph from the Nature Physics version D[13]; the published main text could not be read (nature.com shows the abstract only; phys.org returned HTTP 429).
- Quantum Circuits' 2017 Series A amount (reported $18 M, Canaan/Sequoia) not verified from a primary source; omitted.
- Quantum Circuits' cumulative funding ≈ $84 M to May 2024 is a trade-press figure P[27]; the company's release states no total.
- Whether Quantum Circuits was the unnamed 18th DARPA QBI Stage A company: DARPA names 17 of 18 G; unresolved.
- Cost or energy per checked qubit: no actor publishes it.
- Patent counts for the Yale/Quantum Circuits dual-rail cavity families: not available from a named database; two individual patents cited.
- Oregon metastable-ion Bell fidelities: 98.61 → 99.16 % (abstract summaries) versus 98.56 → 99.14 % (arXiv v1 full text) D[17]; the full text is used.
- AWS's spending on its dual-rail programme and the grants behind the Princeton, Caltech, Yale, Oregon and SUSTech groups: undisclosed or not attributable to this primitive.
- The atomic species of Google's neutral-atom track is not stated in accessible sources; not claimed.
Внутрисхемная проверка на стирание (erasure)
Проверка на основе анциллы или флуоресценции, отвечающая на вопрос, находится ли кубит всё ещё в своём кодовом пространстве, и помечающая распад/утечку как локализованное стирание без считывания логического состояния.
Вердикт. Сама проверка на трансмонах решена (384 нс, остаток 6×10⁻⁴); не решены доля стираний под двухкубитными гейтами, ложноотрицательные срабатывания и налог на время цикла. Понизить в ранге, если к концу 2027 г. ни одна система со стиранием не покажет логическую Λ > 2.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Внутрисхемная (mid-circuit) проверка на стирание (erasure) задаёт вопрос «находится ли этот кубит всё ещё внутри своего кодового пространства?» и возвращает однобитовый геральд (herald) с указанием местоположения кубита, не возмущая логическое состояние. Ей требуется кодирование, у которого доминирующий распад выводит систему из кодового пространства: двухрельсовое кодирование (dual-rail — одно возбуждение на два трансмона или два резонатора; потеря переводит систему в детектируемый вакуум) либо метастабильный атомный кубит (³P₀ в ¹⁷¹Yb, D₅/₂ в ⁴⁰Ca⁺), у которого распад в основное состояние флуоресцирует под лучом, невидимым для самого кубита. Предложения: Princeton/Yale, 2022-01 — 98% ошибок ¹⁷¹Yb конвертируемы, порог поверхностного кода 0.937%→4.15% S[4]; dual-rail-трансмоны AWS, 2022-08 S[5]; резонаторы Yale, 2022-12 S[6]. Демонстрации: Princeton ¹⁷¹Yb D[3] и Caltech ⁸⁸Sr D[11] в 2023-05; трансмоны AWS D[8] и резонаторы Yale D[9] в 2023-07.
Координаты из графа технологий (легенда: a — сродство природный↔изготовленный; b — время, детерминированный/геральдированный; c — механизм считывания, время, разрушающее?, внутрисхемное?; d — подвижность; e — управление @ размещение; f — структура ошибок; g — производство):
- a = 0.5, безразлично к носителю.
- b = н/д.
- c = проверка на стирание с анциллой, 10⁻⁶·⁴ с ≈400 нс, неразрушающая, внутрисхемная — рекорд для трансмонов D[1], а не атомные 20 мкс D[3].
- d = отсутствует.
- e = СВЧ @ комнатная температура (атомы: оптика).
- f = конвертируемая в стирание (локализованная, геральдированная потеря).
- g = отсутствует (протокол, а не объект).
Ранг 1 из 96; хаб.
Физика и пределы
В dual-rail-паре трансмонов логические состояния — |10⟩ и |01⟩, так что T₁-распад любого из двух трансмонов приводит систему в |00⟩. Проверка представляет собой совместное дисперсионное считывание, настроенное так, чтобы оба логических состояния сдвигали общий резонатор одинаково, а вакуум — иначе; AWS достигает остаточного логического расщепления −0.7(5) кГц при дисперсионном сдвиге −4.25 МГц D[1]. В паре резонаторов ту же работу за 1.82 мкс выполняет анцилла, чувствительная к суммарному числу фотонов D[2]. Для атомов распад из ³P₀ в ¹S₀ ловится 20 мкс флуоресценции на переходе ¹S₀–¹P₁, невидимом для метастабильного кубита, так что выжившие набирают менее 10⁻⁵ ошибки на проверку D[3].
Каждая проверка стоит одной экспозиции по T₁: AWS измеряет 2.54(1)×10⁻² стирания на проверку длительностью 384 нс при остаточной необнаруженной ошибке 6.0(2)×10⁻⁴; именно их отношение — смещение в пользу стирания 42(1) — важно для кода D[1].
Три предела носят внутренний характер. Ложноотрицательные срабатывания возвращаются в код как утечка (leakage): доля ложноотрицательных 3.7% у Yale, умноженная на частоту стираний, даёт долю пропущенных стираний 9.0(5)×10⁻⁴ D[2]; у AWS их источник — ошибка разделения при считывании ≈0.8% D[1]. Обратное действие: остаточное рассогласование χ дефазирует кубит на 8(3)×10⁻⁵ за проверку, а считывающий тон, пока он включён, вдвое сокращает время жизни до стирания D[1]. Время: у атомов 20-мкс проверка растягивается до 420 мкс, когда перед съёмкой должна распасться ридберговская населённость, — отсюда конвертируются 56(4)% однокубитных, но лишь ≈33% двухкубитных ошибок D[3]. Код видит локализованное стирание p_e, паулиевский остаток ≈p_e/40 и негеральдированный хвост утечки ≈FN×p_e; при таком канале порог поверхностного кода составляет 4.15% S[4], а коды со смещённым стиранием достигают 8.2–10.3% S[7]. Этот предел сдвигается с ростом T₁, усилением считывания и — для атомов — с ускорением обнаружения ридберговской утечки.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее из продемонстрированного: один dual-rail-кубит на трансмонах, проверяемый за 384 нс с остатком 6×10⁻⁴ (2026-04) D[1]; резонаторный CZ со стиранием 0.5% и паулиевской ошибкой 0.03% (2026-08) D[14]. Типичное на масштабе (по состоянию на 3 сентября 2026 г.): ничего свыше десяти кубитов со стиранием — четыре dual-rail-трансмона SUSTech с точностью (fidelity) логического состояния Белла 98.8% (2025-04) D[15], 8-кубитный Seeker от Quantum Circuits (2024-11) C[25]. На атомах крупнейшие схемы с проверкой на стирание — блоки [[4,2,2]] у Princeton D[12] и 20-атомное состояние GHZ у JILA D[18] (2025-06); 24 логических кубита Microsoft/Atom Computing используют съёмку потерь в конце раунда, а не внутрисхемные проверки D[20].
| Год | Показатель | Кто | Тег | Ист. |
|---|---|---|---|---|
| 2023-05 | Проверка 20 мкс при точности обнаружения 0.986; конвертировано 56(4)% однокубитных ошибок | Princeton ¹⁷¹Yb | D | [3] |
| 2023-07 | Стирание 2.19(2)×10⁻³ на гейт, остаток ≈в 40× ниже, дефазировка <0.1% на проверку | Трансмоны AWS | D | [8] |
| 2024-06 | Внутрисхемная проверка 1.82 мкс, FP 0.51%, FN 3.7% | Резонаторы Yale | D | [2] |
| 2024-11 | ⁴⁰Ca⁺, состояние Белла 98.56→99.14% с исключением стираний; проверка 1 мс | Oregon | D | [17] |
| 2025-06 | ¹⁷¹Yb, CZ с обнаружением ошибок 99.78(4)%, обнаружение ридберговского распада >90% | JILA | D | [18] |
| 2025-06 | Телепортация [[4,2,2]] 0.771→0.802 с отбором анцилл по стиранию | Princeton | D | [12] |
| 2026-04 | Проверка 384 нс, остаток 6.0(2)×10⁻⁴, смещение 42(1) | AWS | D | [1] |
| 2026-08 | Dual-rail CZ за 500 нс, стирание ≈0.5% на гейт, паулиевская ошибка 0.029(6)%, бит-флип 2.8(4)×10⁻⁶ | Quantum Circuits | D | [14] |
Доминирующий член сегодня: на трансмонах — стирание при простое во время самой проверки (T₁ ≈25 мкс); на резонаторах — декогерентность анциллы; на атомах — необнаружимые двухкубитные ошибки и ридберговское мёртвое время.
Производство, материалы и цепочка поставок
Dual-rail на трансмонах использует стандартную сверхпроводниковую литографию, но пара должна быть перестраиваемой по потоку, чтобы найти точку согласования по χ и уйти от двухуровневых систем, и оба трансмона должны быть годными — задача с выходом годных в квадрате; пятидневные серии измерений на образцах AWS флуктуируют вслед за околорезонансными TLS D[1]. Резонаторный dual-rail требует двух механически изготовленных высокодобротных резонаторов плюс анциллы на кубит, собираемых вручную, — отсюда план Quantum Circuits: 8 → 17 → 49 → 181 кубит за 2024–2028 гг. R[24]. Атомной проверке нужны лишь луч подсветки и камера. Стоимость и энергия на проверяемый кубит не опубликованы. Проверка на трансмонах наследует тракт дисперсионного считывания, концентрированные позиции которого — усилители и рефрижераторы. Экспортная уязвимость: правило BIS от 2024-09-06 G[33] G перечисляет параметрические усилители и cryo-CMOS (3A901), рефрижераторы мощностью ≥600 мкВт при ≤0.1 K (3A904) и вычислители с ≥34 физическими кубитами (4A906) — порог, до которого не дотягивает ни одна система со стиранием; правило не уточняет, считается ли dual-rail-кубит одним или двумя.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Сверхпроводники: один считывающий резонатор на dual-rail-кубит в мультиплексированной подводящей линии, две линии потока на кубит, один TWPA на линию — вдвое больше ввода-вывода, чем у трансмона. Замена стёртого кубита в пределах цикла требует упреждающего управления (feed-forward) за несколько сотен нс. На 10³ кубитах разводка — это удвоенная трансмонная стена; на 10⁴ работает только холодное мультиплексирование или cryo-CMOS, чему помогает однобитовый флаг; на 10⁶ ценой 40-кратного смещения оказываются 384 нс на цикл и 2×10⁶ трансмонов. Атомы: один глобальный импульс 20 мкс и один кадр камеры на проверку — число линий не растёт с N, но считывание камеры и обработка (0.1–1 мс) задают задержку петли, а быстрые кадры оплачиваются выживаемостью (98.80(44)% при съёмке ¹⁷⁴Yb за 17.6 мкс в Kyoto D[21]); стена за пределами 10⁴ атомов — бюджет кадров.
Роль в стеке
Два пути платформы: сверхпроводниковое dual-rail-стирание и щёлочноземельные нейтральные атомы. Механизм требует кодирования с детектируемым стиранием — dual-rail либо метастабильного кодирования «omg» (optical–metastable–ground) — и поставляет флаги, которые потребляют dual-rail-кодирования и коды, адаптированные к стиранию. Он вытесняет удаление утечки и постселекцию на «голых» трансмонах. Цена перехода — вдвое больше трансмонов плюс проверка каждый цикл; на атомах метастабильное многообразие обходится однокубитной точностью (99.12(4)% в ³P₀ против 99.968(3)% в основном состоянии omg-установки JILA D[19]). Внедиагональное прочтение: «изготовленный носитель со структурой ошибок типа стирания» — подлинное; «природный носитель со считыванием ≤10 мкс» унаследовано от трансмонного времени, а не заработано 20-мкс атомной проверкой. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: для пути dual-rail 2.8 мкс, задаётся слоями гейтов, при этом проверка на 0.40 мкс — седьмая часть раунда; для атомного пути 1.3 мс, задаётся транспортом, проверка — ≈1.5% от него. Соседние пустые слоты: декодер на холодной ступени (естественный потребитель однобитовых геральдов) и СВЧ-оптический преобразователь.
Верификация (QCVV)
FP/FN получают, подготавливая |0_L⟩, |1_L⟩ и стёртое состояние и повторяя проверку; AWS приводит FP ≈ FN ≈0.8% и выводит остаток и смещение из последовательностей с повторными и чередующимися проверками при непрерывном детектировании D[1]. Доли стираний на уровне гейта — это статистика флагов, а остаточная паулиевская ошибка — линейная аппроксимация при малой глубине D[14]. Атомные доли конверсии опираются на точность обнаружения 0.986 D[3]; точность состояния Белла ≥0.9971 у Caltech — это граница после исключения событий и с поправкой на SPAM D[11].
Не охвачено: выживаемость (всякая заголовочная точность обусловлена условием «стирания не было»; при 2.5% на проверку сорок проверок уменьшают выборку вдвое); ложноотрицательные срабатывания, видимые только как утечка в многораундовом коде; дефазировка кубитов-наблюдателей на общих подводящих линиях, не измеренная эталонно свыше четырёх кубитов; дрейф (обусловленные TLS колебания на горизонте 5–18 дней D[1]); налог по времени. Независимые воспроизведения: AWS (2023, 2026) D[8][1], Yale (2023, 2024) D[9][2], Quantum Circuits (2026) D[14], SUSTech (2025) D[15], UMass (2026) D[16]; Princeton (2023, 2025) D[3][12], Caltech (2023) D[11], JILA (2025) D[18]; Oregon (2024) D[17].
Противоречия. D-Wave утверждает, что её кубиты обнаруживают «примерно 90% ошибок» C[24]; на уровне гейта эта доля составляет 83–94% в зависимости от того, берётся ли паулиевский остаток как граница <0.1% или как аппроксимация 0.029% D[14]. Атомная конверсия двухкубитных ошибок составляет 33–38% D[3][12] против 98% в исходном предложении S[4]. Выигрыш [[4,2,2]] от информации о стираниях равен 1.9(4)× в тексте arXiv от 2025-06 D[12], но 3.6× на графике из версии Nature Physics от 2026-06 D[13]; до получения опубликованного текста используется значение arXiv.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с проверкой | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits Inc. | разработчик | США | Резонаторные dual-rail-кубиты; 8-кубитный Seeker; 17-кубитная система обещана на 2026; подразделение D-Wave с 2026-01 | D[14] C[25] G |
| AWS Center for Quantum Computing | разработчик | США | χ-согласованная проверка на трансмонах за 384 нс | D[1][8] |
| Yale University | исследования | США | Происхождение резонаторного dual-rail; проверка с анциллой | D[2][9][10] |
| SUSTech (Shenzhen) | исследования | Китай | Четыре dual-rail-кубита на трансмонах | D[15] |
| Princeton University | исследования | США | Метастабильная конверсия на ¹⁷¹Yb; [[4,2,2]] | D[3][12] |
| Google Quantum AI | разработчик | США | Атомное направление под руководством Kaufman (ранее JILA, ¹⁷¹Yb omg), 2026-03 | G P[30] D[18][19] |
| Atom Computing | разработчик | США | Системы на 1,225 атомов ¹⁷¹Yb; потери по изображению; Magne совместно с Microsoft | D[20] G |
Деньги.
- 2024-05 · Quantum Circuits · расширение раунда Series B · 26.5 M · Sequoia · суммарно ≈84 M · закрыт P[27] P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · закрытие раунда Series B · >$60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia, Hither Creek · пересекается с расширением · закрыт C[26] P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-07-17 · QuNorth · заказ Magne, 50 логических кубитов · €80 M · Atom Computing/Microsoft · заказано G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · до $15 M на каждую · одиннадцать команд, ни одного поставщика dual-rail · официально G[29] G
- 2026-01-07 · D-Wave · приобретает Quantum Circuits · 550 M (300 M акциями + $250 M деньгами) · сделка закрыта 2026-01-19/20 C[22][23] G
- 2026-05-21 · D-Wave; Atom Computing · письма о намерениях US DoC CHIPS · по $100 M каждой · LOI G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M · Third Point Ventures · суммарно >300 M · закрыт C[28] G
- 2026-08-06 · D-Wave · результаты H1-2026 · выручка 5.9 M (−67% год к году), денежные средства 546.2 M · отчёт G
Рынок и цепочка поставок. Проверку на стирание никто не продаёт; она едет на усилителях и рефрижераторах дисперсионного считывания (концентрированные позиции, внесённые в списки BIS G[33]). Юнит-экономика не опубликована; структурная цена — вдвое больше трансмонов либо два резонатора плюс анцилла на кубит, против заявления Quantum Circuits о 10–20 физических кубитах на логический вместо ~200 C[25]. Платят только G3 и G4, и лишь когда коды пойдут на 10⁵–10⁶ раундов.
ИС и стандарты. Amazon Technologies: US 11,748,652 B1, «Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction» (Kubica, Retzker; заявка 2021-12-10, выдан 2023-09-05): геральдированный распад через уровень вне кодового пространства, включая dual-rail G[31]. Yale: US 12,288,135, анцилла с асимметричным каналом ошибок (заявка 2019-06-28, выдан 2025-04-29) G[32]. Резонаторные dual-rail-семейства Yale/Quantum Circuits теперь принадлежат D-Wave. Стандарта нет; инструкция HERALDED_ERASE в Stim P[34] превращает сторону декодирования в общедоступный товар.
Дорожные карты и послужной список.
- D-Wave: обещано 2026-01-07 · первая dual-rail-система будет доступна в 2026 г. · не поставлена по состоянию на 2026-09-03 C[22].
- D-Wave: обещано 2026-06-01 · 17 кубитов с логической ошибкой в 2× ниже физической (2026), 49 / 20× (2027), 181 / 2,000× (2028), 10 логических (2030), 100 логических (2032), Λ = 10 · в ожидании, логических данных нет R[24] G.
Достоверность: у Quantum Circuits/D-Wave высокая по физике, не подтверждённая по срокам; AWS публикует результаты и не обещает продукта; Princeton выполнил однокубитную половину своего предложения 2022 г. S[4] D[3]; Atom Computing идёт по графику, но обязательств по внутрисхемным проверкам на себя не брала.
Стратегическое прочтение. Если проверки на стирание масштабируются, победителями окажутся владельцы производства с высоким T₁ и тракта считывания — D-Wave, AWS и щёлочноземельный лагерь (Atom Computing, Google); проигравшими — дорожные карты на «голых» трансмонах, покупающие порог одним лишь Λ. Угрозы замещения: кубиты стирания на кутритах D[16] снимают двукратные накладные расходы; быстрая съёмка Yb D[21] и декодирование с учётом потерь подрывают аргументацию в пользу метастабильных кодирований. Переговорная сила остаётся у поставщиков платформ, а не у поставщиков компонентов.
Открытая ниша: небольшая компания в области QCVV/SFQ могла бы занять пустующую нишу недостающего бенчмарка — «томографии проверки на стирание», в одном протоколе сообщающей ложноположительные и ложноотрицательные срабатывания, дефазировку кубитов-наблюдателей, точность с поправкой на выживаемость и дрейф; естественное дополнение — SFQ-агрегатор флагов на холодной ступени.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если: D-Wave поставит 17-кубитную систему с опубликованной логической ошибкой в 2× ниже физической до середины 2027 г. R[24]; какая-либо группа проведёт ≥10 раундов кода расстояния 3 на dual-rail-кубитах с указанием выживаемости; атомная конверсия двухкубитных ошибок достигнет ≥70% при проверке ≤50 мкс; χ-согласованная проверка достигнет ≤250 нс с остатком ≤3×10⁻⁴. Понизить в ранге, если к концу 2027 г. ни одна система со стиранием не сообщит Λ >2 на необусловленных данных. Лучший сценарий к 2029 г.: 100–200 dual-rail-кубитов при Λ ≈4–10 с циклами 2 мкс и машины на Yb, исполняющие коды с учётом стираний. Худший сценарий: стирание останется двухкубитным демонстрационным номером, а «голые» трансмоны достигнут 10⁻³ и Λ ≈3 без него.
Открытые вопросы: (1) сохранится ли 40-кратное смещение при параллельных проверках кубитов, делящих общие подводящие линии? (2) можно ли сделать ридберговскую утечку «светящейся» за микросекунды? (3) что делает декодер с ложноотрицательными срабатываниями на уровне 10⁻³ по мере накопления утечки? Следить за: поставкой D-Wave в 2026 г., следующей многокубитной статьёй AWS, результатами Google/Kaufman по Yb.
Источники
[1] Hung, J. S.-C. et al. (AWS Center for Quantum Computing) · Fast, High-Fidelity Erasure Detection of Dual-Rail Qubits with Symmetrically Coupled Readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[2] de Graaf, S. J. et al. (Yale) · A mid-circuit erasure check on a dual-rail cavity qubit using the joint-photon number-splitting regime of circuit QED · npj Quantum Information 11, 1 (arXiv:2406.14621) · 2025-01-07 · https://www.nature.com/articles/s41534-024-00944-4
[3] Ma, S. et al. (Princeton) · High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit · Nature 622, 279 (arXiv:2305.05493) · 2023-10-11 · https://arxiv.org/abs/2305.05493
[4] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[5] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: Overcoming the T1 limit in superconducting circuits · PRX 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[6] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120 (arXiv:2212.12077) · 2022-12-22 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[7] Sahay, K. et al. · High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors · PRX 13, 041013 (arXiv:2302.03063) · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.03063
[8] Levine, H. et al. (AWS) · Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons · PRX 14, 011051 (arXiv:2307.08737) · 2023-07-17 · https://arxiv.org/abs/2307.08737
[9] Chou, K. S. et al. (Yale) · Demonstrating a superconducting dual-rail cavity qubit with erasure-detected logical measurements · Nature Physics 2024 (arXiv:2307.03169) · 2023-07-06 · https://arxiv.org/abs/2307.03169
[10] Koottandavida, A. et al. (Yale) · Erasure detection of a dual-rail qubit encoded in a double-post superconducting cavity · PRL 132, 180601 (arXiv:2311.04423) · 2023-11-08 · https://arxiv.org/abs/2311.04423
[11] Scholl, P. et al. (Caltech) · Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator · Nature 622, 273 (arXiv:2305.03406) · 2023-05-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[12] Zhang, B. et al. (Princeton/Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · arXiv:2506.13724 (v1) · 2025-06-16 · https://arxiv.org/abs/2506.13724
[13] Zhang, B. et al. (Princeton/Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · Nature Physics 22, 910 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[14] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[15] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[16] Liu, B.-J. et al. (UMass Amherst / Yale) · Hardware-Efficient Erasure Qubits With Superconducting Transmon Qutrits · arXiv:2604.08672 · 2026-04-09 · https://arxiv.org/abs/2604.08672
[17] Quinn, A. et al. (University of Oregon) · High-fidelity entanglement of metastable trapped-ion qubits with integrated erasure conversion · arXiv:2411.12727; Phys. Rev. A (2025) · 2024-11-19 · https://arxiv.org/abs/2411.12727
[18] Senoo, A. et al. (JILA) · High-fidelity entanglement and coherent multi-qubit mapping in an atom array · arXiv:2506.13632 (v2 2025-11-25) · 2025-06-16 · https://arxiv.org/abs/2506.13632
[19] Lis, J. W. et al. (JILA) · Mid-circuit operations using the omg-architecture in neutral atom arrays · PRX 13, 041035 (arXiv:2305.19266) · 2023-05-30 · https://arxiv.org/abs/2305.19266
[20] Reichardt, B. W. et al. (Microsoft / Atom Computing) · Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor · arXiv:2411.11822 (v3 2025-06-09) · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11822
[21] Yokoyama, R. et al. (Kyoto University) · Minimally Destructive Fast Imaging of Single Atoms in an Optical Tweezer Array with Coherent Excitation · arXiv:2605.24175 · 2026-08-24 · https://arxiv.org/html/2605.24175
[22] C D-Wave Quantum · D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[23] C D-Wave Quantum · D-Wave Completes Acquisition of Quantum Circuits Inc. · Business Wire · 2026-01-19 · https://www.businesswire.com/news/home/20260119513563/en/D-Wave-Completes-Acquisition-of-Quantum-Circuits-Inc.-Creating-Worlds-Leading-Quantum-Computing-Company
[24] P The Quantum Insider · D-Wave's New Gate-Model Roadmap Puts Pin in 2032 for 100-Logical-Qubit System · trade press · 2026-06-01 · https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/
[25] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[26] C Quantum Circuits · Quantum Circuits Secures More Than $60 Million in Series B Investment · PR Newswire · 2024-08-15 · https://www.prnewswire.com/news-releases/quantum-circuits-secures-more-than-60-million-in-series-b-investment-302221428.html
[27] P The Quantum Insider · Quantum Circuits Inc. Quietly Raises $26.5 Million · trade press · 2024-05-29 · https://thequantuminsider.com/2024/05/29/quantum-circuits-inc-quietly-raises-26-5-million/
[28] C Atom Computing · Atom Computing Raises More Than $300 Million to Accelerate Deployment of Fault-Tolerant Neutral Atom Quantum Computers · PR Newswire · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[29] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[30] P The Quantum Insider · Google Paves a Two-Lane Quantum Roadmap by Adding Neutral Atom Systems · trade press · 2026-03-24 · https://thequantuminsider.com/2026/03/24/google-paves-a-two-lane-quantum-roadmap-by-adding-neutral-atom-systems/
[31] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker) · patent, filed 2021-12-10 · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[32] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University · patent, filed 2019-06-28 · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[33] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[34] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE, HERALDED_PAULI_CHANNEL_1 · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
Открытые пункты верификации
- Выигрыш [[4,2,2]] от информации о стираниях: 1.9(4)× в arXiv:2506.13724 v1 D[12] против 3.6× на графике из версии Nature Physics D[13]; опубликованный основной текст прочитать не удалось (nature.com показывает только аннотацию; phys.org вернул HTTP 429).
- Сумма раунда Series A Quantum Circuits 2017 г. (сообщается $18 M, Canaan/Sequoia) не подтверждена по первичному источнику; опущена.
- Суммарное финансирование Quantum Circuits ≈ $84 M к маю 2024 г. — цифра отраслевой прессы P[27]; в релизе компании итоговая сумма не указана.
- Была ли Quantum Circuits неназванной 18-й компанией DARPA QBI Stage A: DARPA называет 17 из 18 G; не разрешено.
- Стоимость или энергия на проверяемый кубит: ни один актор их не публикует.
- Число патентов в резонаторных dual-rail-семействах Yale/Quantum Circuits: недоступно из поимённо названной базы данных; процитированы два отдельных патента.
- Точности состояния Белла на метастабильных ионах у Oregon: 98.61 → 99.16 % (краткие изложения аннотаций) против 98.56 → 99.14 % (полный текст arXiv v1) D[17]; используется полный текст.
- Расходы AWS на программу dual-rail и гранты, стоящие за группами Princeton, Caltech, Yale, Oregon и SUSTech: не раскрыты либо не могут быть отнесены к данному примитиву.
- Атомный вид (изотоп) в нейтрально-атомном направлении Google в доступных источниках не указан; не утверждается.
Single-photon detection (SNSPD / TES)
Cryogenic superconducting detectors that destroy a photon to register it; the shared readout organ of every photonic and photon-linked platform.
Verdict. Efficiency is solved in the lab (99.73% on-chip) but not at wafer scale (93.4% median on Omega); channel count and cryogenics, not physics, decide whether photonic fault tolerance is buildable.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A current-biased superconducting nanowire absorbs one photon, forms a resistive hotspot and emits a voltage pulse; a transition-edge sensor (TES) instead measures the absorbed energy calorimetrically and so resolves photon number. Gol'tsman's group at Moscow State Pedagogical University demonstrated the first NbN device in 2001 D[21]; the voltage-biased TES dates to Irwin (1995) D[22]. Scontel, still in Moscow, descends directly from that first group.
Coordinates. Carrier affinity: fabricated — a lithographic thin film, not a natural quantum system. Characteristic time and entanglement: not applicable; the node hosts no qubit and performs no entangling operation. Readout: single-photon detection, ~1.0×10⁻⁸ s per event including reset, destructive, not mid-circuit — the photon is consumed. Mobility: none; a fixed terminal. Control modality and placement: electro-optical bias and amplification at the 1–4 K stage. Dominant error structure as the code sees it: loss — a missed detection is an erasure at a known location, a dark count a false positive the decoder cannot distinguish from a real click. Manufacturing: photonic-integrated-circuit process, increasingly the one that carries the waveguides.
Physics & limits
A 1550 nm photon carries 0.80 eV against an NbN gap of a few meV, so absorption breaks of order 10³ Cooper pairs; the signal is enormous relative to the gap, which is why internal detection probability saturates near unity (99.99% at 5.5 µA bias D[1]). Efficiency is therefore an optics problem, not a superconductivity problem: it factorises into fibre coupling × absorption × internal probability, and the art is removing the first term (waveguide integration) or engineering the second (dielectric mirrors D[2]). The real floors are timing and rate: reset is kinetic inductance over load, about 10 ns, capping per-pixel rates in the tens of Mcps, while jitter has a Fano floor from hotspot statistics plus a geometric term along the wire — which is why 2.7 ± 0.2 ps FWHM at 400 nm degrades to 4.6 ± 0.2 ps at 1550 nm D[3]. TES trades both away: number resolution for ~µs recovery at ~100 mK, a dilution refrigerator rather than a 2–4 K cold head.
In the currency photonic fault tolerance uses, 1% inefficiency costs 0.044 dB. PsiQuantum's 93.4% median on-chip efficiency D[5] costs 0.30 dB against a fusion per-photon budget near 0.5 dB, and its 6.6% inefficiency alone is 2.4× the 2.7% loss threshold of six-ring fusion schemes S[20]. Nothing else here matters as much as that arithmetic.
Engineering state of the art
Best demonstrated is a cascaded waveguide pair at 99.73% on-chip efficiency, 1.5 K, NbN, 100 nm wide and 5 nm thick D[1]. Typical at scale is different: 93.4% median on-chip across PsiQuantum's 300 mm Omega wafers at ~2 K D[5], and catalogue systems quoting only ">90% near 1550 nm" with sub-100 ps jitter C[6][7]. The gap between a hero device and a wafer median is the engineering problem. The dominant term today is inefficiency convolved with waveguide and switch loss; in a networking machine it is dark counts and jitter against the coincidence window.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2001 | First NbN nanowire single-photon detector | Moscow State Pedagogical University | D[21] |
| 2008 | TES 95% efficiency at 1556 nm, photon-number resolving | NIST Boulder | D[23] |
| 2020-11 | System detection efficiency 98.0 ± 0.5% at 1550 nm, fibre-coupled | NIST | D[2] |
| 2020 | Timing jitter 2.7 ± 0.2 ps FWHM at 400 nm; 4.6 ± 0.2 ps at 1550 nm | JPL | D[3] |
| 2023-10 | 400,000-pixel camera, 4 × 2.5 mm, thermal row–column readout | NIST Boulder | D[4] |
| 2025-02 | Median on-chip efficiency 93.4% at ~2 K, 300 mm foundry line | PsiQuantum | D[5] |
| 2025-10 | On-chip efficiency 99.73% cascaded (97.33% single), 1.5 K | Nanjing University | D[1] |
Manufacturing, materials & supply chain
Four material systems compete: NbN and NbTiN (fast, 2–4 K, the commercial default), amorphous WSi (highest efficiency, ~1 K, NIST's choice for records) and MoSi. Amorphous films are more uniform across a wafer, which is what a 300 mm line needs; polycrystalline NbN is faster. PsiQuantum's integration of detectors into a GlobalFoundries 300 mm flow alongside SiN waveguides and barium-titanate switches is the only wafer-scale datapoint, and its published median — not its best die — is the honest yield statement D[5].
The supply chain is short and concentrated. Merchant vendors are Single Quantum (Delft), ID Quantique (Geneva, IonQ-owned since 2025), Photon Spot (Monrovia, CA), Quantum Opus (Michigan) and Scontel (Moscow); NIST and JPL set the records but sell nothing. Every one ships inside a closed-cycle cryostat, so the single point of failure is upstream: Gifford-McMahon and pulse-tube cold heads from a handful of makers (Sumitomo Heavy Industries, Cryomech, and integrators such as Bluefors), plus helium-4, cryogenic coax and fibre feedthroughs. Photon Spot mitigates this by selling its own Cryospot cryostats C[6].
Export-control exposure sits on the cryogenics, not the detector. The BIS interim final rule of 2024-09-06 created ECCN 3A904 for cryogenic refrigeration below 4.5 K, with 3A901.b for quantum-limited amplifiers G[14]; single-photon detectors are not named, but the box they live in is controlled. Scontel's Moscow location makes it effectively unavailable to Western programmes post-2022 — a judgment, not a sourced fact.
Control, readout & I/O burden
Per channel: a bias current, an amplifier, a coaxial line from 1–4 K to room temperature, and a time-tagger input. Tolerable at 10¹–10² channels — the entire commercial market — and binding above it. At 10³ the coax heat load and 2–4 K cooling budget dominate; Bluefors' KIDE, with nine pulse-tube cryocoolers and "more than 4,000 RF lines" CC · 2026-06-16">G[15], is roughly the shippable ceiling. At 10⁴ wiring must give way to multiplexing: the 400,000-pixel camera's thermal row–column scheme D[4] shows this works when timing can be sacrificed, but fusion networks need MHz–GHz feed-forward from click to switch and cannot sacrifice it. At 10⁶ detector, amplifier and demultiplexer must be monolithic in the photonic process and the cryoplant becomes kilowatt-class at 2–4 K; PsiQuantum's DARPA Stage C work explicitly covers packaging and cryogenics validation PP · 2026-07-22">G[13], and its Brisbane cryoplant is not due until 2H 2027.
Role in the stack
The node sits on the fusion-based discrete-variable path (PsiQuantum, Quandela, QuiX) and the continuous-variable/GKP path (Xanadu). It requires single photons and provides heralding for linear-optical fusion plus photon detection for the ion–photon and spin–photon interconnects — the hub reading: one part is the readout organ for three otherwise unrelated modalities. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset — no such round on a photonic path; the detector contributes ~1.0×10⁻⁸ s, so it is never the slow term for ion or defect links (rates 10–250 s⁻¹ D[22a][23a]) and only marginally so for fusion, where feed-forward latency dominates.
It conflicts with the surface code specifically: destructive detection precludes repeated syndrome extraction on the same photon, so photonic QEC must regenerate carriers between rounds. Switching away is asymmetric — Xanadu's CV path uses room-temperature homodyne for most measurements and needs number resolution only for GKP preparation D[11][21b]. Neighbouring empty slots: a room-temperature >99% number-resolving detector, and any non-destructive telecom photon counter, which would dissolve the conflict above.
Verification (QCVV)
System detection efficiency is measured against a heavily attenuated laser and a calibrated power meter whose uncertainty the Nanjing authors put at 2–5% D[1] — comparable to the gap between the 98.0 ± 0.5% D[2] and 99.73% D[1] headlines. The two are also different quantities: on-chip efficiency excludes fibre-to-chip coupling, so waveguide-integrated records must never be tabulated beside fibre-coupled ones without that caveat. Uncaptured: afterpulsing, latching, blinding attacks, and the joint distribution of efficiency and jitter across a wafer, which is what an integrator needs.
Conflict. A "98.9% median (PsiQuantum)" figure is quoted elsewhere; the Omega paper and the shared fact record both give 93.4% median on-chip D[5]G. I trust 93.4% as the primary-source figure; the difference is 0.30 dB versus 0.05 dB per detection.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | In-house SNSPDs monolithic in Omega on 300 mm GlobalFoundries, 93.4% median | D[5] |
| Single Quantum | supplier | NL | Turnkey SNSPD systems; 400th shipped to Q*Bird 2026-07 | P[9] |
| ID Quantique | supplier | CH | SNSPD and InGaAs detectors plus QKD; IonQ-acquired 2025-05-06 | P[10] |
| Photon Spot | supplier | US | SNSPDs plus its own Cryospot cryostats; >90% QE, sub-100 ps jitter | C[6] |
| Quantum Opus | supplier | US | Opus One, ≥90% at 1310/1550 nm, >2 K, number-resolving under licence | C[7] |
| Scontel | supplier | RU | Large-area, ultra-low-noise and number-resolving SSPD lines | C[8] |
| NIST Boulder | research | US | 98.0% efficiency record, WSi films, 400 kpixel camera, calibration | D[2][4] |
| JPL | research | US | 2.7 ps jitter record; deep-space optical-comms arrays | D[3] |
| Nanjing University | research | CN | 99.73% cascaded on-chip efficiency | D[1] |
| Xanadu | user | CA | CV path leans on homodyne; number resolution only for GKP | D[11] |
| Bluefors | supplier | FI | Cryogenic platforms; KIDE, nine pulse-tube coolers, >4,000 RF lines | C[15] |
Money.
- 2025-05-06 · IonQ / ID Quantique · M&A · consideration not disclosed in the cited releases · — · closed P[10]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · 1 B at 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · closed G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · programme · up to $15 M each, 11 performers incl. Xanadu, Photonic Inc. · DARPA · awarded G[18]
- 2026-03-26 · Xanadu · SPAC close · ~$302 M gross, ~40% below plan · Crane Harbor · closed G
- 2026-05-21 · PsiQuantum · CHIPS letter of intent · $100 M · US Dept of Commerce · LOI (non-binding) G[19]
- 2026-06-16 · Quandela · DARPA QBIT Stage A · amount not disclosed · DARPA · announced G
- 2026-07-04 · Single Quantum · 400th SNSPD system delivered · revenue not disclosed · Q*Bird · reported P[9]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion (switches, packaging, cryogenics V&V) · 125 M, after 31.8 M in 2025-09 · DARPA · announced PP · 2026-07-22">G[13]
- 2026-08-28 · Xanadu · Canadian factory funding · CAD 195 M · federal programme · announced C[12]
No detector vendor appears in that ledger with a disclosed round: the merchant supply base is private, opaque, and an order of magnitude smaller than the platform vendors depending on it.
Market & supply chain. No vendor publishes prices C[6][7][8], so unit economics are unverifiable. Paying demand today is G6 networking — QKD, where Single Quantum's 400 systems and ID Quantique's line live — plus a non-quantum anchor in G7 deployable systems (deep-space and lunar optical communications; NASA, NIST, Fermilab, Sandia and Argonne are named customers C[6][7]). G3/G4 pays only through PsiQuantum, Xanadu, Quandela, QuiX and Photonic Inc. Concentration risk is upstream: cold heads, helium, cryogenic coax.
IP & standards. Quantum Opus holds an exclusive licence to US 11,274,962 B2 for photon-number resolution C[7]. No dated patent-count figure from a named database was found for this node as of 2026-09-03. There is no SNSPD-specific standard; calibration traceability is de facto NIST's D[2][4].
Roadmaps & track record. PsiQuantum (promised since 2021 · useful system by end-2027 · at risk: Brisbane groundbreaking only 2026-06, cryoplant 2H 2027, no 2026 hardware demonstration published) P[13]. Xanadu (promised 2026-08-31 · loss 24.1× above threshold in 2026 → 1.0× in 2030, 1,000+ logical qubits by 2031 · paper roadmap only) C[12]. Single Quantum (no public roadmap; 400 delivered systems is the only dated metric) P[9]. Credibility: the detector vendors under-promise and ship; PsiQuantum's detector physics is credible and its schedule is not; Xanadu's roadmap is three weeks old and untested.
Strategic reading. If fusion-based photonic computing scales, detectors per machine go from 10² to 10⁶ and merchant vendors must become foundry-integrated IP licensors or be displaced by in-house monolithic detectors — PsiQuantum has already chosen the second outcome for itself. Supplier bargaining power is weak against platform vendors and strong only in QKD and space communications, where volumes are real and integration is not. The substitution threat is homodyne detection on the CV path: cheap and room-temperature. The quiet winner in every scenario is the cryocooler industry.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company has two entry points. First, detector metrology as a service: efficiency, jitter, afterpulsing and dark-count characterisation are done by each vendor against its own attenuator chain at 2–5% power-meter uncertainty D[1], and nobody publishes wafer-level joint distributions. Second, SFQ readout: a single-flux-quantum comparator and demultiplexer per channel at 2–4 K attacks exactly the 10³→10⁴ channel wall above, and is a superconducting-electronics problem rather than a photonics one.
Outlook & open questions
Confirm in 12–24 months if a published wafer map shows >99% median on-chip efficiency across a 300 mm line; if a >10³-channel cryogenic readout is demonstrated with per-channel jitter and feed-forward latency; if PsiQuantum's Brisbane cryoplant is energised in 2H 2027. Demote if PsiQuantum publishes no detector data through 2027, or wafer medians stay below 95% while switch and coupling losses fall. Best case by 2029: waveguide-integrated detectors above 99% median with thousands of channels multiplexed on-chip. Worst case: records keep being set on two-detector laboratory devices while wafer medians stall near 93–95% and the 2.7% loss threshold stays unreachable.
Open questions. (1) What is the efficiency–jitter joint distribution across a 300 mm wafer, and what is the yield criterion? (2) Can number resolution be had at 2 K, or does GKP permanently require a TES near 100 mK? (3) What cooling power per channel at 2 K does a 10⁵-channel machine need, and who builds that plant? (4) Does any non-destructive scheme reach telecom wavelengths with usable efficiency? (5) Do merchant vendors have a foundry-compatible path? Watch PsiQuantum's next hardware paper and Stage C milestones, and any disclosed round at Single Quantum, Photon Spot or Quantum Opus — the first signal that demand has moved beyond QKD.
Sources
[1] Wu et al. (Nanjing University Research Institute of Superconductor Electronics, Peking University, Hefei National Laboratory) · On-chip detection efficiency of 99.73% · Light: Science & Applications · 2025-10-17 · https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5
[2] Reddy, Nerem, Nam, Mirin, Verma (NIST) · "Superconducting nanowire single-photon detectors with 98% system detection efficiency at 1550 nm" · Optica 7(12) · 2020-11-23 · https://www.nist.gov/publications/superconducting-nanowire-single-photon-detectors-98-system-detection-efficiency-1550-nm
[3] Korzh et al. (JPL, MIT, NIST) · "Demonstration of sub-3 ps temporal resolution with a superconducting nanowire single-photon detector" · arXiv:1804.06839 / Nature Photonics · 2018-04-18 · https://arxiv.org/abs/1804.06839
[4] Oripov et al. (NIST Boulder, CU Boulder, JPL) · "A superconducting nanowire single-photon camera with 400,000 pixels" · Nature 622, 730–734 · 2023-10-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2
[5] PsiQuantum · "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega) · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[6] Photon Spot · product site (Cryospot 4/4TS/5, SNSPDs), accessed 2026-09-03 · C · https://www.photonspot.com/
[7] Quantum Opus · product site (Opus One, US 11,274,962 B2), accessed 2026-09-03 · C · https://www.quantumopus.com/
[8] Scontel · company site, Moscow, accessed 2026-09-03 · C · https://www.scontel.ru/
[9] TipRanks · "Single Quantum hits 400-system milestone as it deepens European quantum partnerships" · 2026-07-04 · P · https://www.tipranks.com/news/private-companies/single-quantum-hits-400-system-milestone-as-it-deepens-european-quantum-partnerships
[10] IonQ · "IonQ completes acquisition of ID Quantique" · investor release · 2025-05-06 · P · https://investors.ionq.com/news/news-details/2025/IonQ-Completes-Acquisition-of-ID-Quantique-Cementing-Leadership-in-Quantum-Networking-and-Secure-Communications/default.aspx
[11] Xanadu · Aurora modular photonic quantum computer · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[12] Xanadu · "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031" · GlobeNewswire · 2026-08-31 · C · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[13] Quantum Computing Report · "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI" · 2026-07-22 · P · https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[14] BIS · "Commerce Control List additions and revisions: controls on advanced technologies" (ECCN 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · Federal Register · 2024-09-06 · G · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[15] Bluefors · KIDE cryogenic platform product page, revised 2026-06-16 · C · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[16] Quandela · "Quandela delivers Lucy to EuroHPC/GENCI at CEA's TGCC" · 2025-10 · C · https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/
[17] QuiX Quantum · "QuiX Quantum delivers Carina core hardware platform to DLR QCI" · 2026-07 · C · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci
[18] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · G · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[19] US Department of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · G · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[20] Bartolucci et al. · "Fusion-based quantum computation" (per-photon loss thresholds) · Nature Communications 14, 912 · 2023 · https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[21] Gol'tsman et al. (Moscow State Pedagogical University) · "Picosecond superconducting single-photon optical detector" · Applied Physics Letters 79, 705 · 2001 · https://doi.org/10.1063/1.1388868
[21b] Xanadu · on-chip GKP state generation · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[22] Irwin · "An application of electrothermal feedback for high-resolution cryogenic particle detection" · Applied Physics Letters 66, 1998 · 1995 · https://doi.org/10.1063/1.113674
[22a] Main et al. (Oxford) · distributed quantum computing across an optical network link · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x
[23] Lita, Miller, Nam (NIST) · "Counting near-infrared single-photons with 95% efficiency" · Optics Express 16, 3032 · 2008 · https://doi.org/10.1364/OE.16.003032
[23a] Duke / Maryland · high-rate remote ion–ion entanglement (250 s⁻¹) · arXiv:2404.16167 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2404.16167
Open verification items
- TES 95% efficiency (Lita/Miller/Nam, Optics Express 2008) and the Gol'tsman 2001 and Irwin 1995 lineage citations are cited from the standard literature without a numbered source.
- Korzh et al. jitter figures came from the arXiv abstract; that device's operating temperature and detection efficiency were not stated there.
- ID Quantique acquisition consideration was not disclosed in the releases reached; the IonQ newsroom URL used elsewhere in the report returned 404, so the investor-relations URL is cited.
- No SNSPD system prices or vendor revenues are published by Single Quantum, Photon Spot, Quantum Opus or Scontel; unit economics unverifiable.
- Cold-head supplier concentration (Sumitomo Heavy Industries, Cryomech) and Scontel's post-2022 unavailability to Western programmes are analyst judgments, not sourced facts.
- Scontel's per-product specifications (efficiency, jitter, dark counts, channel counts) are in a catalogue PDF that was not retrieved.
Однофотонная регистрация (SNSPD / TES)
Криогенные сверхпроводящие детекторы, разрушающие фотон ради его регистрации; общий орган считывания для всех фотонных и фотонно-связанных платформ.
Вердикт. Эффективность решена в лаборатории (99.73% на кристалле), но не в масштабе пластины (медиана 93.4% на Omega); строима ли фотонная отказоустойчивость, решают число каналов и криогеника, а не физика.
Λ — коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Сверхпроводящая нанопроволока, смещённая током, поглощает один фотон, образует резистивное горячее пятно и выдаёт импульс напряжения; датчик на краю сверхпроводящего перехода (TES) вместо этого измеряет поглощённую энергию калориметрически и потому разрешает число фотонов. Группа Gol'tsman в Moscow State Pedagogical University продемонстрировала первое устройство на NbN в 2001 году D[21]; TES со смещением по напряжению восходит к работе Irwin (1995) D[22]. Компания Scontel, по-прежнему находящаяся в Москве, происходит напрямую от той первой группы.
Координаты. Сродство к носителю: изготавливаемый узел — литографическая тонкая плёнка, а не природная квантовая система. Характерное время и запутывание: неприменимо; узел не содержит кубита и не выполняет запутывающих операций. Считывание: однофотонная регистрация, ~1.0×10⁻⁸ s на событие с учётом сброса, разрушающая, не внутрисхемная (mid-circuit) — фотон поглощается. Подвижность: отсутствует; это неподвижный терминал. Модальность управления и размещение: электрооптическое смещение и усиление на ступени 1–4 K. Доминирующая структура ошибок с точки зрения кода: потери — пропущенная регистрация есть стирание (erasure) в известной позиции, а тёмный отсчёт есть ложное срабатывание, которое декодер не отличает от настоящего щелчка. Производство: процесс фотонной интегральной схемы (PIC), всё чаще тот же самый, что несёт волноводы.
Физика и пределы
Фотон 1550 nm несёт 0.80 eV против щели NbN в несколько meV, так что его поглощение разрушает порядка 10³ куперовских пар; сигнал огромен относительно щели, и именно поэтому внутренняя вероятность регистрации насыщается вблизи единицы (99.99% при токе смещения 5.5 µA D[1]). Следовательно, эффективность — задача оптики, а не сверхпроводимости: она факторизуется как ввод из волокна × поглощение × внутренняя вероятность, и всё искусство состоит в том, чтобы убрать первый сомножитель (интеграция с волноводом) или сконструировать второй (диэлектрические зеркала D[2]). Настоящие нижние границы — это время и скорость счёта: сброс определяется отношением кинетической индуктивности к нагрузке, около 10 ns, что ограничивает скорость счёта на пиксель десятками Mcps, а у джиттера есть предел Фано от статистики горячего пятна плюс геометрический член вдоль проволоки — именно поэтому 2.7 ± 0.2 ps FWHM на 400 nm деградируют до 4.6 ± 0.2 ps на 1550 nm D[3]. TES жертвует и тем и другим: разрешение по числу фотонов покупается восстановлением за ~µs при ~100 mK, то есть рефрижератором растворения вместо криоголовки на 2–4 K.
В той валюте, которой оперирует фотонная отказоустойчивость, 1% неэффективности стоит 0.044 dB. Медианная эффективность на кристалле 93.4% у PsiQuantum D[5] стоит 0.30 dB при бюджете слияния на фотон около 0.5 dB, а одни только её 6.6% неэффективности в 2.4× превышают порог потерь 2.7% для схем слияния на шестикольцевых ресурсных состояниях S[20]. Ничто другое здесь не имеет такого значения, как эта арифметика.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное — каскадная пара волноводных детекторов с эффективностью на кристалле 99.73% при 1.5 K, NbN, шириной 100 nm и толщиной 5 nm D[1]. Типичное в масштабе выглядит иначе: медиана 93.4% на кристалле по 300 mm пластинам Omega у PsiQuantum при ~2 K D[5] и каталожные системы, заявляющие лишь «>90% вблизи 1550 nm» при джиттере менее 100 ps C[6][7]. Разрыв между рекордным образцом и медианой по пластине и есть та самая инженерная проблема. Доминирующий член сегодня — неэффективность, свёрнутая с потерями в волноводах и коммутаторах; в сетевой машине это тёмные отсчёты и джиттер относительно окна совпадений.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2001 | Первый однофотонный детектор на нанопроволоке NbN | Moscow State Pedagogical University | D[21] |
| 2008 | TES с эффективностью 95% на 1556 nm, с разрешением по числу фотонов | NIST Boulder | D[23] |
| 2020-11 | Системная эффективность регистрации 98.0 ± 0.5% на 1550 nm, с вводом из волокна | NIST | D[2] |
| 2020 | Временной джиттер 2.7 ± 0.2 ps FWHM на 400 nm; 4.6 ± 0.2 ps на 1550 nm | JPL | D[3] |
| 2023-10 | Камера на 400,000 пикселей, 4 × 2.5 mm, тепловое строчно-столбцовое считывание | NIST Boulder | D[4] |
| 2025-02 | Медианная эффективность на кристалле 93.4% при ~2 K, линия 300 mm | PsiQuantum | D[5] |
| 2025-10 | Эффективность на кристалле 99.73% в каскаде (97.33% для одиночного), 1.5 K | Nanjing University | D[1] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Конкурируют четыре материальные системы: NbN и NbTiN (быстрые, 2–4 K, коммерческий выбор по умолчанию), аморфный WSi (наивысшая эффективность, ~1 K, выбор NIST для рекордов) и MoSi. Аморфные плёнки однороднее по пластине, а это как раз то, что требуется линии 300 mm; поликристаллический NbN быстрее. Интеграция детекторов в 300 mm маршрут GlobalFoundries рядом с волноводами SiN и коммутаторами на титанате бария, выполненная PsiQuantum, — единственная точка данных в масштабе пластины, и опубликованная медиана, а не лучший кристалл, является честным утверждением о выходе годных D[5].
Цепочка поставок коротка и сконцентрирована. Рыночные поставщики — Single Quantum (Делфт), ID Quantique (Женева, с 2025 года принадлежит IonQ), Photon Spot (Монровия, Калифорния), Quantum Opus (Мичиган) и Scontel (Москва); NIST и JPL ставят рекорды, но ничего не продают. Каждый из них поставляется внутри криостата замкнутого цикла, поэтому единая точка отказа лежит выше по цепочке: криоголовки Гиффорда — Мак-Магона и на импульсных трубах от считаных производителей (Sumitomo Heavy Industries, Cryomech, а также интеграторы вроде Bluefors), плюс гелий-4, криогенный коаксиал и волоконные вводы. Photon Spot смягчает это, продавая собственные криостаты Cryospot C[6].
Уязвимость к экспортному контролю лежит на криогенике, а не на детекторе. Промежуточное окончательное правило BIS от 2024-09-06 создало ECCN 3A904 для криогенного охлаждения ниже 4.5 K и 3A901.b для усилителей квантового предела G[14]; однофотонные детекторы там не поименованы, но ящик, в котором они живут, контролируется. Московское расположение Scontel фактически делает компанию недоступной для западных программ после 2022 года — это суждение, а не подтверждённый источником факт.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
На канал: ток смещения, усилитель, коаксиальная линия от 1–4 K до комнатной температуры и вход тайм-таггера. Терпимо при 10¹–10² каналах — а это весь коммерческий рынок — и становится ограничением выше. При 10³ доминируют теплоприток по коаксиалу и бюджет охлаждения на 2–4 K; KIDE от Bluefors с девятью криокулерами на импульсных трубах и «более чем 4,000 РЧ-линиями» CC · 2026-06-16">G[15] — примерно потолок того, что реально поставляется. При 10⁴ проводка обязана уступить место мультиплексированию: тепловая строчно-столбцовая схема камеры на 400,000 пикселей D[4] показывает, что это работает, когда временны́м разрешением можно пожертвовать, но сетям слияний нужна упреждающая связь (feed-forward) от щелчка до коммутатора на MHz–GHz, и жертвовать ею нельзя. При 10⁶ детектор, усилитель и демультиплексор должны быть монолитно встроены в фотонный процесс, а криогенная установка становится киловаттного класса на 2–4 K; работы PsiQuantum по DARPA Stage C прямо охватывают валидацию корпусирования и криогеники PP · 2026-07-22">G[13], а её криогенная установка в Брисбене ожидается не ранее 2H 2027.
Роль в стеке
Узел лежит на пути платформы с дискретными переменными на основе слияний (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и на пути непрерывных переменных/GKP (Xanadu). Он требует одиночных фотонов и обеспечивает геральдирование (heralding) для линейно-оптического слияния плюс регистрацию фотонов для интерконнектов ион—фотон и спин—фотон; прочтение как хаба: одна деталь служит органом считывания для трёх в остальном не связанных между собой модальностей. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс — на фотонном пути такого раунда нет; детектор вносит ~1.0×10⁻⁸ s, поэтому он никогда не является медленным членом для ионных или дефектных связей (темпы 10–250 s⁻¹ D[22a][23a]) и лишь незначительно является таковым для слияний, где доминирует задержка feed-forward.
Он конфликтует именно с поверхностным кодом: разрушающая регистрация исключает повторное извлечение синдрома с того же фотона, поэтому фотонная коррекция ошибок вынуждена восстанавливать носители между раундами. Уход к альтернативе асимметричен: путь непрерывных переменных у Xanadu использует гомодинное детектирование при комнатной температуре для большинства измерений и нуждается в разрешении по числу фотонов только при подготовке GKP D[11][21b]. Соседние пустые слоты: работающий при комнатной температуре детектор с разрешением по числу фотонов и эффективностью >99%, а также любой неразрушающий счётчик фотонов телекоммуникационного диапазона, который снял бы описанный выше конфликт.
Верификация (QCVV)
Системная эффективность регистрации измеряется по сильно ослабленному лазеру и калиброванному измерителю мощности, неопределённость которого авторы из Nanjing University оценивают в 2–5% D[1] — а это сопоставимо с разрывом между заголовочными 98.0 ± 0.5% D[2] и 99.73% D[1]. Это к тому же разные величины: эффективность на кристалле не включает ввод из волокна в кристалл, поэтому рекорды на волноводной интеграции нельзя сводить в одну таблицу с результатами при вводе из волокна без соответствующей оговорки. Не охвачены: послеимпульсы, залипание (latching), атаки ослепления и совместное распределение эффективности и джиттера по пластине — а именно оно и нужно интегратору.
Противоречие. В других источниках для PsiQuantum приводится «медиана 98.9%»; и статья по Omega, и общая запись фактов дают медиану на кристалле 93.4% D[5]G. Я доверяю 93.4% как цифре из первичного источника; разница составляет 0.30 dB против 0.05 dB на одну регистрацию.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Собственные SNSPD, монолитно встроенные в Omega на 300 mm GlobalFoundries, медиана 93.4% | D[5] |
| Single Quantum | поставщик | Нидерланды | Системы SNSPD «под ключ»; 400-я отгружена Q*Bird 2026-07 | P[9] |
| ID Quantique | поставщик | Швейцария | SNSPD и детекторы InGaAs плюс QKD; приобретена IonQ 2025-05-06 | P[10] |
| Photon Spot | поставщик | США | SNSPD плюс собственные криостаты Cryospot; КЭ >90%, джиттер менее 100 ps | C[6] |
| Quantum Opus | поставщик | США | Opus One, ≥90% на 1310/1550 nm, >2 K, разрешение по числу фотонов по лицензии | C[7] |
| Scontel | поставщик | Россия | Линейки SSPD большой площади, сверхнизкошумящих и с разрешением по числу фотонов | C[8] |
| NIST Boulder | исследования | США | Рекорд эффективности 98.0%, плёнки WSi, камера на 400 kpixel, калибровка | D[2][4] |
| JPL | исследования | США | Рекорд джиттера 2.7 ps; матрицы для оптической связи дальнего космоса | D[3] |
| Nanjing University | исследования | Китай | Каскадная эффективность на кристалле 99.73% | D[1] |
| Xanadu | пользователь | Канада | Путь непрерывных переменных опирается на гомодин; разрешение по числу фотонов только для GKP | D[11] |
| Bluefors | поставщик | Финляндия | Криогенные платформы; KIDE, девять криокулеров на импульсных трубах, >4,000 РЧ-линий | C[15] |
Деньги.
- 2025-05-06 · IonQ / ID Quantique · сделка M&A · сумма в цитируемых релизах не раскрыта · — · закрыта P[10]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · 1 B при оценке 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · закрыт G
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · программа · до $15 M на участника, 11 исполнителей, включая Xanadu и Photonic Inc. · DARPA · присуждено G[18]
- 2026-03-26 · Xanadu · закрытие сделки SPAC · ~$302 M валовых, ~40% ниже плана · Crane Harbor · закрыта G
- 2026-05-21 · PsiQuantum · протокол о намерениях по CHIPS · $100 M · Министерство торговли США · LOI (необязывающий) G[19]
- 2026-06-16 · Quandela · DARPA QBIT Stage A · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено G
- 2026-07-04 · Single Quantum · поставлена 400-я система SNSPD · выручка не раскрыта · Q*Bird · сообщено P[9]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C (коммутаторы, корпусирование, верификация и валидация криогеники) · 125 M, после 31.8 M в 2025-09 · DARPA · объявлено PP · 2026-07-22">G[13]
- 2026-08-28 · Xanadu · финансирование канадского завода · CAD 195 M · федеральная программа · объявлено C[12]
Ни один поставщик детекторов не фигурирует в этом перечне с раскрытым раундом: рыночная база поставок частная, непрозрачная и на порядок меньше зависящих от неё поставщиков платформ.
Рынок и цепочка поставок. Цены не публикует ни один поставщик C[6][7][8], поэтому удельная экономика непроверяема. Платёжеспособный спрос сегодня — это сетевой G6, то есть QKD, где живут 400 систем Single Quantum и линейка ID Quantique, плюс неквантовый якорь в развёртываемых системах G7 (оптическая связь дальнего космоса и лунная; среди названных заказчиков NASA, NIST, Fermilab, Sandia и Argonne C[6][7]). G3/G4 платит только через PsiQuantum, Xanadu, Quandela, QuiX и Photonic Inc. Риск концентрации лежит выше по цепочке: криоголовки, гелий, криогенный коаксиал.
ИС и стандарты. Quantum Opus владеет исключительной лицензией на US 11,274,962 B2 в части разрешения по числу фотонов C[7]. Датированного числа патентов из поименованной базы для этого узла по состоянию на 2026-09-03 найти не удалось. Стандарта, специфичного для SNSPD, не существует; прослеживаемость калибровки де-факто обеспечивает NIST D[2][4].
Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum (обещано с 2021 года · полезная система к концу 2027 года · под угрозой: закладка в Брисбене только 2026-06, криогенная установка во 2H 2027, аппаратных демонстраций 2026 года не опубликовано) P[13]. Xanadu (обещано 2026-08-31 · потери в 24.1× выше порога в 2026 году → 1.0× в 2030 году, 1,000+ логических кубитов к 2031 году · дорожная карта пока только на бумаге) C[12]. Single Quantum (публичной дорожной карты нет; 400 поставленных систем — единственный датированный показатель) P[9]. Достоверность: поставщики детекторов обещают меньше, чем поставляют; физика детекторов у PsiQuantum достоверна, а её график — нет; дорожной карте Xanadu три недели, и она не проверена.
Стратегическое прочтение. Если фотонные вычисления на основе слияний масштабируются, число детекторов на машину вырастет с 10² до 10⁶, и рыночным поставщикам придётся либо стать лицензиарами ИС, интегрируемой на фабрике (foundry), либо быть вытесненными собственными монолитными детекторами разработчиков платформ — PsiQuantum уже выбрала для себя второй исход. Переговорная сила поставщиков слаба против поставщиков платформ и сильна только в QKD и космической связи, где объёмы реальны, а интеграция — нет. Угроза замещения — гомодинное детектирование на пути непрерывных переменных: дёшево и при комнатной температуре. Тихий победитель в любом сценарии — индустрия криокулеров.
Открытая ниша: у небольшой исследовательской компании в области QCVV/SFQ есть две точки входа. Первая — метрология детекторов как услуга: характеризацию эффективности, джиттера, послеимпульсов и тёмных отсчётов каждый поставщик выполняет на собственной цепочке аттенюаторов при неопределённости измерителя мощности 2–5% D[1], и никто не публикует совместных распределений на уровне пластины. Вторая — считывание на SFQ: компаратор и демультиплексор на одноквантовой логике SFQ на каждый канал при 2–4 K бьют ровно в описанную выше стену перехода 10³→10⁴ каналов и представляют собой задачу сверхпроводниковой электроники, а не фотоники.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если опубликованная карта пластины покажет медианную эффективность на кристалле >99% по линии 300 mm; если будет продемонстрировано криогенное считывание более чем на 10³ каналов с указанием джиттера на канал и задержки feed-forward; если криогенная установка PsiQuantum в Брисбене будет запущена во 2H 2027. Понизить, если PsiQuantum не опубликует данных по детекторам вплоть до конца 2027 года либо медианы по пластине останутся ниже 95%, тогда как потери в коммутаторах и на вводе снизятся. Лучший сценарий к 2029 году: волноводно-интегрированные детекторы с медианой выше 99% и тысячами каналов, мультиплексированных на кристалле. Худший сценарий: рекорды продолжают ставиться на лабораторных двухдетекторных устройствах, тогда как медианы по пластине застревают около 93–95%, а порог потерь 2.7% остаётся недостижимым.
Открытые вопросы. (1) Каково совместное распределение эффективности и джиттера по 300 mm пластине и каков критерий выхода годных? (2) Достижимо ли разрешение по числу фотонов при 2 K или GKP навсегда потребует TES вблизи 100 mK? (3) Какая мощность охлаждения на канал при 2 K нужна машине на 10⁵ каналов и кто построит такую установку? (4) Достигает ли хоть одна неразрушающая схема телекоммуникационных длин волн при пригодной эффективности? (5) Есть ли у рыночных поставщиков путь, совместимый с фабрикой (foundry)? Следить за следующей аппаратной статьёй PsiQuantum и вехами Stage C, а также за любым раскрытым раундом у Single Quantum, Photon Spot или Quantum Opus — это будет первым сигналом, что спрос вышел за пределы QKD.
Источники
[1] Wu et al. (Nanjing University Research Institute of Superconductor Electronics, Peking University, Hefei National Laboratory) · On-chip detection efficiency of 99.73% · Light: Science & Applications · 2025-10-17 · https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5
[2] Reddy, Nerem, Nam, Mirin, Verma (NIST) · "Superconducting nanowire single-photon detectors with 98% system detection efficiency at 1550 nm" · Optica 7(12) · 2020-11-23 · https://www.nist.gov/publications/superconducting-nanowire-single-photon-detectors-98-system-detection-efficiency-1550-nm
[3] Korzh et al. (JPL, MIT, NIST) · "Demonstration of sub-3 ps temporal resolution with a superconducting nanowire single-photon detector" · arXiv:1804.06839 / Nature Photonics · 2018-04-18 · https://arxiv.org/abs/1804.06839
[4] Oripov et al. (NIST Boulder, CU Boulder, JPL) · "A superconducting nanowire single-photon camera with 400,000 pixels" · Nature 622, 730–734 · 2023-10-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2
[5] PsiQuantum · "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega) · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[6] Photon Spot · product site (Cryospot 4/4TS/5, SNSPDs), accessed 2026-09-03 · C · https://www.photonspot.com/
[7] Quantum Opus · product site (Opus One, US 11,274,962 B2), accessed 2026-09-03 · C · https://www.quantumopus.com/
[8] Scontel · company site, Moscow, accessed 2026-09-03 · C · https://www.scontel.ru/
[9] TipRanks · "Single Quantum hits 400-system milestone as it deepens European quantum partnerships" · 2026-07-04 · P · https://www.tipranks.com/news/private-companies/single-quantum-hits-400-system-milestone-as-it-deepens-european-quantum-partnerships
[10] IonQ · "IonQ completes acquisition of ID Quantique" · investor release · 2025-05-06 · P · https://investors.ionq.com/news/news-details/2025/IonQ-Completes-Acquisition-of-ID-Quantique-Cementing-Leadership-in-Quantum-Networking-and-Secure-Communications/default.aspx
[11] Xanadu · Aurora modular photonic quantum computer · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[12] Xanadu · "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031" · GlobeNewswire · 2026-08-31 · C · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[13] Quantum Computing Report · "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI" · 2026-07-22 · P · https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[14] BIS · "Commerce Control List additions and revisions: controls on advanced technologies" (ECCN 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · Federal Register · 2024-09-06 · G · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[15] Bluefors · KIDE cryogenic platform product page, revised 2026-06-16 · C · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[16] Quandela · "Quandela delivers Lucy to EuroHPC/GENCI at CEA's TGCC" · 2025-10 · C · https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/
[17] QuiX Quantum · "QuiX Quantum delivers Carina core hardware platform to DLR QCI" · 2026-07 · C · https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci
[18] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · G · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[19] US Department of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · G · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[20] Bartolucci et al. · "Fusion-based quantum computation" (per-photon loss thresholds) · Nature Communications 14, 912 · 2023 · https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[21] Gol'tsman et al. (Moscow State Pedagogical University) · "Picosecond superconducting single-photon optical detector" · Applied Physics Letters 79, 705 · 2001 · https://doi.org/10.1063/1.1388868
[21b] Xanadu · on-chip GKP state generation · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5
[22] Irwin · "An application of electrothermal feedback for high-resolution cryogenic particle detection" · Applied Physics Letters 66, 1998 · 1995 · https://doi.org/10.1063/1.113674
[22a] Main et al. (Oxford) · distributed quantum computing across an optical network link · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x
[23] Lita, Miller, Nam (NIST) · "Counting near-infrared single-photons with 95% efficiency" · Optics Express 16, 3032 · 2008 · https://doi.org/10.1364/OE.16.003032
[23a] Duke / Maryland · high-rate remote ion–ion entanglement (250 s⁻¹) · arXiv:2404.16167 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2404.16167
Открытые пункты верификации
- Эффективность TES 95% (Lita/Miller/Nam, Optics Express 2008), а также ссылки на происхождение — Gol'tsman 2001 и Irwin 1995 — приводятся по стандартной литературе без нумерованного источника.
- Значения джиттера у Korzh et al. взяты из аннотации на arXiv; рабочая температура и эффективность регистрации того устройства там не указаны.
- Сумма сделки по приобретению ID Quantique в доступных релизах не раскрыта; URL пресс-центра IonQ, используемый в других местах отчёта, вернул 404, поэтому цитируется URL раздела для инвесторов.
- Ни Single Quantum, ни Photon Spot, ни Quantum Opus, ни Scontel не публикуют цен на системы SNSPD и своей выручки; удельная экономика непроверяема.
- Концентрация поставщиков криоголовок (Sumitomo Heavy Industries, Cryomech) и недоступность Scontel для западных программ после 2022 года — аналитические суждения, а не подтверждённые источниками факты.
- Спецификации Scontel по отдельным продуктам (эффективность, джиттер, тёмные отсчёты, число каналов) содержатся в каталожном PDF, который не был получен.
Fast (≤ 20 µs) atom-array readout
Sub-20-microsecond fluorescence imaging of atom-array qubits, replacing millisecond exposures and moving readout out of the neutral-atom QEC cycle's critical path.
Verdict. Fast imaging takes readout off the critical path but leaves transport and the camera link, so the round improves ~2×, not 30×. Demote if no group shows sub-20 µs readout on a full array under continuous reloading by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Resonant fluorescence imaging resolving each site's state in tens of microseconds instead of the 0.5–1 ms exposure atom arrays have always needed D[4]. Two August-2026 preprints a week apart define the state of the art: Kyoto's coherent excitation on ¹⁷⁴Yb, 17.6 µs at 99.89(5)% discrimination and 98.80(44)% survival D[1], and USTC's site-resolved adaptive protection with continuous photon counting, 15 µs average probe D[2].
c = optical imaging at ~17.6 µs (10⁻⁴·⁷⁵ s), non-destructive, mid-circuit-capable [graph].
e = optical control at room temperature; g = optics only — camera and collection optics, no chip [graph].
Physics & limits
The floor is a photon budget. Discrimination needs enough detected photons to separate bright from dark above camera read noise, and detected photons are the scattered count times collection efficiency — an NA-0.6 objective collects about a tenth of 4π D[1]. Every scattered photon carries two recoils, so the heating that ejects the atom scales with the same count that buys the discrimination: survival and fidelity trade through one variable. Both 2026 results therefore attack the count, not the exposure — Kyoto by exciting coherently, halving the heating rate of incoherent schemes D[1], USTC by stopping the scattering at each site the moment continuous photon counting has decided its state, reaching 4.1×10⁻⁵ discrimination infidelity at 2.1×10⁻⁴ loss D[2]. What moves the floor is collection: higher NA, cavity collection, photon-counting arrays in place of EMCCD, cooling during the probe.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+Key |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | non-destructive readout 0.46% bit-flip, 0.24% loss; imaging 0.5–1 ms | Harvard University | D[4]G |
| 2026-08-17 | 15 µs average probe, 4.1×10⁻⁵ infidelity, 1.7 kHz over 120 rounds | USTC | D[2]G |
| 2026-08-24 | 17.6 µs imaging, 99.89(5)% discrimination, 98.80(44)% survival | Kyoto University | D[1]G |
The dominant term is no longer the exposure: at 17.6 µs the optical step is a twenty-sixth of the classical chain C[3] and an order of magnitude below transport D[4]. What enters the code is loss during the probe, not discrimination.
Manufacturing, materials & supply chain
No chip: sensors, objectives and lasers. Three camera vendors appear across every sourced result — Hamamatsu qCMOS in the Harvard/QuEra line CG, Andor (Oxford Instruments) EMCCD at Kyoto D[1], Teledyne Kinetix in Quantum Machines' stack C[3] — and no atom-array company makes one, so the sensor is the clearest single point of failure. Export exposure is asymmetric: the machine is caught by ECCN 4A906 (BIS, 2024-09-06) G[9], the cameras are dual-use instruments outside the 2024 quantum ECCNs.
Control, readout & I/O burden
Fast imaging removes one term, not the cycle. An atom QEC round is imaging (0.5–1 ms) plus transport (hundreds of µs) plus gates, 1–4.5 ms in total D[4]; taking imaging to 17.6 µs leaves transport and the classical chain, so the round improves by about a factor of two, not the 30–50× the imaging figures alone suggest. The classical chain is the larger term: 442 µs camera-to-server transfer plus 21–85 µs processing, 460 µs on a 10×10 array C[3] — twenty-six times the exposure. At 10³ sites the camera link binds; at 10⁴–10⁶ only per-site counting with an on-sensor decision scales.
Role in the stack
Requires alkaline-earth (Yb/Sr) atoms on the graph record's edge, matching Kyoto's ¹⁷⁴Yb D[1]. It replaces millisecond imaging [graph] and gives a faster round only with faster transport: the platform's cycle is ~10³× slower than superconducting D[4] and imaging is about half of it. Clock contribution ~18 µs of readout against a derived clock still set by 800 µs of transport (derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path) — it cuts ~0.5 ms from the 1.3 ms round and leaves transport the largest term. Empty slot nearby: fast non-destructive readout on a full array under reloading.
Verification (QCVV)
Both are single-lab preprints a week apart, neither replicated. Kyoto's 17.6 µs is imaging alone, with no array size in the abstract D[1]. USTC's 15 µs is an average probe time, and the 1.7 kHz, 120-round run applied adaptive protection to a 25-site subarray of a 100-qubit array D[2] — untested where it matters. The precedent is Atom Computing's toric code: suppression survived 90 rounds but vanished once reloading was included, 0.63% against 0.64% per cycle D[5]. Continuous operation is proven separately — >3,000 qubits over two hours D[6] — never with microsecond readout.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Kyoto University | Research | JP | First ≤20 µs atom-array imaging, on ¹⁷⁴Yb | D[1] |
| USTC | Research | CN | 15 µs adaptive probe with sub-µs feed-forward decoding | D[2] |
| Quantum Machines | Supplier | IL | Sells the classical readout chain | C[3] |
| Hamamatsu Photonics | Supplier | JP | qCMOS sensor of the main imaging line | CG |
Money. 2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · 170 M · closed C[7]G. 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · programme · up to 15 M per team · Atom Computing and QuEra among eleven G[13]. 2026-06-16 · Atom Computing · Series C plus a 100 M non-binding CHIPS LOI of 2026-05-21 · 100 M from Third Point, >$300 M total · closed and LOI C[10]G[8]. Nothing is funded as fast readout: it is instrument spend inside platform budgets, and both defining results came from universities, not the companies that need them.
Market & supply chain. The enabling suppliers are camera vendors (Hamamatsu, Andor, Teledyne) and control vendors (Quantum Machines); no fast-atom-readout product exists. Sensor concentration is severe: three vendors, none replaceable in-house. Capturable value sits in the classical chain, which is why the control vendor publishes the benchmarks C[3]. Pays into G3 and G4, and into G1 where shot rate is throughput.
IP & standards. No dated patent family for fast atom-array readout surfaced as of 4 Sep 2026; both results are preprints and the only company on either author list is Yaqumo Inc. D[1]. No standards body governs sensor choice. The absence of IP is itself a finding: the technique is published, not fenced.
Roadmaps & track record. Atom Computing with Microsoft (2025-07 · Magne, 50 logical, €80 M, turn of 2026/27 · being installed) R[12]. QuEra (2026-06 · Libra 2028, >256 logical · its 2024 roadmap promised 100 logical in 2026 — a two-year slip) R[11]. Nobody has dated a commitment to ship sub-20 µs readout; the sector's record is a ~2-year slip.
Strategic reading. The winner is whichever atom company gets the camera out of the loop, not whichever gets the exposure shortest: the bottleneck measured is a 442 µs frame transfer, not a 17.6 µs probe C[3]. Camera vendors hold supplier power today and lose it the moment integrated detection arrives. The platform reading is soberer — closing the imaging term moves the atom cycle disadvantage from ~10³× to perhaps ~10²×, which does not settle the architecture argument D[4].
Open niche: neither result states its conditions fully and neither has run under reloading — a matched-conditions harness reporting discrimination infidelity and loss separately, on one array under load, is a referee's job. The second entry is detector-side: per-site photon counting with the decision made in logic rather than after a frame transfer.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: either result reproduced by a second group; sub-20 µs readout inside a live logical-qubit run; readout held under reloading at full array size. Best case 2029: microsecond imaging is standard, the round is transport-limited at a few hundred µs, and loss detection is cheap enough to make erasure conversion routine. Worst case: the numbers hold only on small static subarrays. Open questions: what species USTC used; does adaptive stopping survive on a full array where counting runs everywhere at once; who builds the first sensor with the decision on the die.
Sources
[1] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University, with Yaqumo Inc.), fast ¹⁷⁴Yb atom-array imaging, arXiv:2605.24175v2 (2026-08-24) — https://arxiv.org/html/2605.24175 G
[2] Zeng, You, Pan et al. (USTC), "Fast Nondestructive Readout for High-Clock-Rate Atom Array Quantum Processor", arXiv:2608.17189 (2026-08-17) — https://arxiv.org/abs/2608.17189 G
[3] Quantum Machines, "Classically accelerated readout for neutral atoms" (2026-06) — https://www.quantum-machines.co/resources/blog/classically-accelerated-readout-neutral-atoms-cpu-gpu-readout/ C
[4] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer", Nature 649, 39 (2025-11-10); arXiv:2506.20661 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 G
[5] Atom Computing with Microsoft, toric-code memory with continuous reloading, arXiv:2606.04079 (2026-06) — https://arxiv.org/abs/2606.04079 D
[6] Continuous operation of a 3,000-qubit atom array, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 D
[7] Quantum Machines, "Quantum Machines raises $170 million in Series C funding" (2025-02-25) — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/ CG
[8] US Dept of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent, nine companies, $2.013 B (2026-05-21) — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[9] US BIS, interim final rule, "Commerce Control List Additions and Revisions" (2024-09-06), ECCNs 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[10] Atom Computing, "Atom Computing raises more than $300 million" (2026-06-16) — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html CG
[11] QuEra, "QuEra announces 2028 fault-tolerant quantum computer" (2026-06) — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws RG
[12] Novo Nordisk Foundation / QuNorth, "Magne" order from Atom Computing and Microsoft, €80 M (2025-07-17) — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G
[13] DARPA, QBI Stage B selection (2025-11-06) — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
Open verification items
USTC's atom species and transition are not stated in the retrievable abstract of arXiv:2608.17189, nor is the detector type or collection NA; the 1.7 kHz / 120-round figure applies to a 25-site subarray of the 100-qubit array [2].
Kyoto's array size is not stated in the retrievable abstract; the 17.6 µs is imaging time alone, not a full readout cycle [1].
Neither fast-readout result has third-party replication, and neither has been run under continuous atom reloading as of 4 Sep 2026.
The claim that scientific cameras fall outside the 2024 quantum ECCNs rests on those ECCNs' own scope [9]; the camera-specific control category is unverified.
Quantum Machines' 460 µs chain figure is self-reported and not independently audited [3].
Быстрое (≤ 20 µs) считывание атомных массивов
Флуоресцентная визуализация кубитов атомного массива быстрее 20 микросекунд, приходящая на смену миллисекундным экспозициям и снимающая считывание с критического пути цикла QEC на нейтральных атомах.
Вердикт. Быстрая визуализация снимает считывание с критического пути, но оставляет транспорт и канал камеры, поэтому раунд ускоряется примерно в 2×, а не в 30×. Понизить, если до конца 2027 г. ни одна группа не покажет считывание быстрее 20 µs на полном массиве в условиях непрерывной дозагрузки.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Резонансная флуоресцентная визуализация, разрешающая состояние каждого узла за десятки микросекунд вместо экспозиции 0.5–1 ms, которая всегда требовалась атомным массивам D[4]. Инженерный передний край задают два препринта августа 2026 г., разошедшихся на неделю: когерентное возбуждение на ¹⁷⁴Yb у Kyoto — 17.6 µs при различении 99.89(5)% и выживаемости 98.80(44)% D[1], и адаптивная защита с поузловым разрешением и непрерывным счётом фотонов у USTC — среднее время зондирования 15 µs D[2].
c = оптическая визуализация за ~17.6 µs (10⁻⁴·⁷⁵ s), неразрушающая, пригодная к внутрисхемному (mid-circuit) применению [запись графа].
e = оптическое управление при комнатной температуре; g = только оптика — камера и собирающая оптика, кристалла нет [запись графа].
Физика и пределы
Нижняя граница — фотонный бюджет. Для различения нужно столько зарегистрированных фотонов, чтобы отделить «светлое» от «тёмного» над шумом считывания камеры, а число зарегистрированных фотонов есть число рассеянных, умноженное на эффективность сбора: объектив с NA 0.6 собирает примерно одну десятую от 4π D[1]. Каждый рассеянный фотон несёт два импульса отдачи, поэтому нагрев, выбрасывающий атом из ловушки, растёт с тем же числом, которым покупается различение: выживаемость и точность (fidelity) размениваются через одну переменную. Поэтому оба результата 2026 г. атакуют число фотонов, а не экспозицию: Kyoto — когерентным возбуждением, вдвое снижающим темп нагрева некогерентных схем D[1], USTC — прекращением рассеяния в каждом узле в тот момент, когда непрерывный счёт фотонов уже определил его состояние, что даёт неточность различения 4.1×10⁻⁵ при потерях 2.1×10⁻⁴ D[2]. Сдвигает эту границу сбор света: более высокая NA, сбор в резонаторе, матрицы счёта фотонов вместо EMCCD, охлаждение в ходе зондирования.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | неразрушающее считывание: 0.46% переворотов бита, 0.24% потерь; визуализация 0.5–1 ms | Harvard University | D[4]G |
| 2026-08-17 | среднее зондирование 15 µs, неточность 4.1×10⁻⁵, 1.7 kHz на 120 раундах | USTC | D[2]G |
| 2026-08-24 | визуализация 17.6 µs, различение 99.89(5)%, выживаемость 98.80(44)% | Kyoto University | D[1]G |
Доминирующим членом экспозиция больше не является: при 17.6 µs оптический шаг составляет одну двадцать шестую классической цепочки C[3] и на порядок меньше транспорта D[4]. В код входят потери во время зондирования, а не различение.
Производство, материалы и цепочка поставок
Кристалла нет: сенсоры, объективы и лазеры. Во всех прослеженных по источникам результатах фигурируют три производителя камер — Hamamatsu qCMOS в линии Harvard/QuEra CG, EMCCD Andor (Oxford Instruments) в Kyoto D[1], Teledyne Kinetix в стеке Quantum Machines C[3], — и ни одна компания из области атомных массивов камер не производит, так что сенсор и есть самая явная единая точка отказа. Экспортная уязвимость асимметрична: машина попадает под ECCN 4A906 (BIS, 2024-09-06) G[9], а камеры — приборы двойного назначения вне квантовых ECCN 2024 года.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Быстрая визуализация убирает один член, а не цикл. Раунд QEC на атомах складывается из визуализации (0.5–1 ms), транспорта (сотни µs) и гейтов — итого 1–4.5 ms D[4]; доведение визуализации до 17.6 µs оставляет транспорт и классическую цепочку, поэтому раунд ускоряется примерно вдвое, а не в 30–50×, как можно заключить по одним лишь цифрам визуализации. Классическая цепочка — больший член: 442 µs на передачу от камеры к серверу плюс 21–85 µs обработки, 460 µs на массиве 10×10 C[3] — в двадцать шесть раз больше экспозиции. При 10³ узлах связывающим становится канал камеры; при 10⁴–10⁶ масштабируется только поузловой счёт с принятием решения прямо на сенсоре.
Роль в стеке
Требует щёлочноземельных атомов (Yb/Sr) на соответствующем ребре графа технологий, чему отвечает ¹⁷⁴Yb у Kyoto D[1]. Она замещает миллисекундную визуализацию [запись графа] и даёт более быстрый раунд только вместе с более быстрым транспортом: цикл этой платформы примерно в 10³× медленнее сверхпроводникового D[4], и визуализация составляет около половины от него. Вклад в такт — ~18 µs считывания против производного такта, который по-прежнему задаётся транспортом в 800 µs (производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути): он срезает ~0.5 ms с раунда в 1.3 ms и оставляет наибольшим членом транспорт. Рядом — пустой слот: быстрое неразрушающее считывание на полном массиве в условиях дозагрузки.
Верификация (QCVV)
Оба результата — препринты одиночных лабораторий, разошедшиеся на неделю, и ни один не воспроизведён. 17.6 µs у Kyoto — это только визуализация, размер массива в аннотации не указан D[1]. 15 µs у USTC — среднее время зондирования, а прогон на 1.7 kHz со 120 раундами применял адаптивную защиту к подмассиву из 25 узлов внутри 100-кубитного массива D[2], то есть не проверен там, где это важно. Прецедент — торический код у Atom Computing: подавление держалось 90 раундов, но исчезло, как только была включена дозагрузка, 0.63% против 0.64% на цикл D[5]. Непрерывная работа доказана отдельно — >3,000 кубитов на протяжении двух часов D[6], — но никогда вместе с микросекундным считыванием.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Kyoto University | Исследования | Япония | Первая визуализация атомного массива за ≤20 µs, на ¹⁷⁴Yb | D[1] |
| USTC | Исследования | Китай | Адаптивное зондирование 15 µs с прямым (feed-forward) декодированием за суб-µs время | D[2] |
| Quantum Machines | Поставщик | Израиль | Продаёт классическую цепочку считывания | C[3] |
| Hamamatsu Photonics | Поставщик | Япония | Сенсор qCMOS основной линии визуализации | CG |
Деньги. 2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · 170 M · закрыт C[7]G. 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · программа · до 15 M на команду · Atom Computing и QuEra в числе одиннадцати G[13]. 2026-06-16 · Atom Computing · Series C плюс необязывающее письмо о намерениях по CHIPS на 100 M от 2026-05-21 · 100 M от Third Point, >$300 M суммарно · раунд закрыт, письмо о намерениях C[10]G[8]. Ничего не финансируется именно как быстрое считывание: это приборные расходы внутри платформенных бюджетов, и оба определяющих результата пришли из университетов, а не от компаний, которым они нужны.
Рынок и цепочка поставок. Разрешающие поставщики — производители камер (Hamamatsu, Andor, Teledyne) и производители систем управления (Quantum Machines); продукта «быстрое считывание атомов» не существует. Концентрация по сенсорам жёсткая: три поставщика, ни один не заменяется собственными силами. Улавливаемая стоимость лежит в классической цепочке — потому именно поставщик систем управления и публикует бенчмарки C[3]. Работает на цели G3 и G4, а также на G1 там, где темп повторений и есть пропускная способность.
ИС и стандарты. Патентного семейства с датой по быстрому считыванию атомных массивов по состоянию на 4 сентября 2026 г. не обнаружено; оба результата — препринты, и единственная компания в списках авторов — Yaqumo Inc. D[1]. Выбор сенсора не регулируется никаким органом стандартизации. Отсутствие ИС само по себе является выводом: методика опубликована, а не огорожена.
Дорожные карты и послужной список. Atom Computing совместно с Microsoft (2025-07 · Magne, 50 логических, €80 M, на рубеже 2026/27 · монтируется) R[12]. QuEra (2026-06 · Libra 2028, >256 логических · её дорожная карта 2024 г. обещала 100 логических в 2026 г. — сдвиг на два года) R[11]. Никто не назначил даты обязательству поставить считывание быстрее 20 µs; послужной список отрасли — сдвиг примерно на 2 года.
Стратегическое прочтение. Выиграет та атомная компания, которая уберёт камеру из петли, а не та, которая сильнее укоротит экспозицию: измеренное узкое место — передача кадра за 442 µs, а не зондирование за 17.6 µs C[3]. Сегодня власть поставщика держат производители камер и теряют её в тот момент, когда появится интегрированное детектирование. Платформенное прочтение трезвее: закрытие члена визуализации переводит отставание атомного цикла с ~10³× к, возможно, ~10²×, что спора об архитектуре не решает D[4].
Открытая ниша: ни один из результатов не описывает свои условия полностью и ни один не выполнялся при дозагрузке — стенд с согласованными условиями, раздельно сообщающий неточность различения и потери, на одном массиве под нагрузкой, есть работа судьи. Второй пункт — на стороне детектора: поузловой счёт фотонов с принятием решения в логике, а не после передачи кадра.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить за 12–24 месяца: воспроизведение любого из двух результатов второй группой; считывание быстрее 20 µs внутри живого прогона с логическим кубитом; удержание считывания при дозагрузке на полном размере массива. Лучший случай к 2029 г.: микросекундная визуализация становится стандартом, раунд ограничен транспортом на уровне нескольких сотен µs, а детектирование потерь дёшево настолько, что конверсия в стирание становится рутиной. Худший случай: цифры держатся только на малых статических подмассивах. Открытые вопросы: какой сорт атомов использовала USTC; переживает ли адаптивная остановка переход на полный массив, где счёт идёт всюду одновременно; кто построит первый сенсор с принятием решения прямо на кристалле.
Источники
[1] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University, with Yaqumo Inc.), fast ¹⁷⁴Yb atom-array imaging, arXiv:2605.24175v2 (2026-08-24) — https://arxiv.org/html/2605.24175 G
[2] Zeng, You, Pan et al. (USTC), "Fast Nondestructive Readout for High-Clock-Rate Atom Array Quantum Processor", arXiv:2608.17189 (2026-08-17) — https://arxiv.org/abs/2608.17189 G
[3] Quantum Machines, "Classically accelerated readout for neutral atoms" (2026-06) — https://www.quantum-machines.co/resources/blog/classically-accelerated-readout-neutral-atoms-cpu-gpu-readout/ C
[4] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer", Nature 649, 39 (2025-11-10); arXiv:2506.20661 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 G
[5] Atom Computing with Microsoft, toric-code memory with continuous reloading, arXiv:2606.04079 (2026-06) — https://arxiv.org/abs/2606.04079 D
[6] Continuous operation of a 3,000-qubit atom array, Nature (2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 D
[7] Quantum Machines, "Quantum Machines raises $170 million in Series C funding" (2025-02-25) — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/ CG
[8] US Dept of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent, nine companies, $2.013 B (2026-05-21) — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[9] US BIS, interim final rule, "Commerce Control List Additions and Revisions" (2024-09-06), ECCNs 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[10] Atom Computing, "Atom Computing raises more than $300 million" (2026-06-16) — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html CG
[11] QuEra, "QuEra announces 2028 fault-tolerant quantum computer" (2026-06) — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws RG
[12] Novo Nordisk Foundation / QuNorth, "Magne" order from Atom Computing and Microsoft, €80 M (2025-07-17) — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G
[13] DARPA, QBI Stage B selection (2025-11-06) — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
Открытые пункты верификации
Сорт атомов и рабочий переход у USTC в доступной аннотации arXiv:2608.17189 не указаны, как не указаны тип детектора и NA сбора; показатель 1.7 kHz / 120 раундов относится к подмассиву из 25 узлов внутри 100-кубитного массива [2].
Размер массива у Kyoto в доступной аннотации не указан; 17.6 µs — это только время визуализации, а не полный цикл считывания [1].
Ни один из результатов по быстрому считыванию не воспроизведён третьей стороной, и ни один по состоянию на 4 сентября 2026 г. не выполнялся при непрерывной дозагрузке атомов.
Утверждение о том, что научные камеры не подпадают под квантовые ECCN 2024 года, опирается на охват самих этих ECCN [9]; отдельная контрольная категория для камер не подтверждена.
Показатель цепочки 460 µs у Quantum Machines заявлен самой компанией и независимо не проверялся [3].
Dispersive microwave readout (+TWPA, Purcell)
The qubit state is read as a dispersive shift of a coupled resonator, Purcell-filtered on chip and amplified near the quantum limit before the HEMT.
Verdict. Falsifiable — assignment fidelity is already 99.94%, so if fleet readout error stays near 1% through 2027 the binding term is measurement-induced leakage and QND violation, not amplifier noise.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
A resonator coupled off-resonantly (coupling g, detuning Δ ≫ g) acquires a state-dependent shift χ ≈ g²/Δ, so a probe tone carries the state in its phase without exchanging quanta with the qubit — non-demolition by construction. Wallraff and colleagues at Yale established it as circuit QED's readout channel D[1]. Two additions make it usable: an on-chip Purcell filter, which passes the probe while blocking qubit emission into the same line, and a near-quantum-limited parametric amplifier before the HEMT.
Coordinates: carrier affinity a = 1.0, fully fabricated. Readout ~10⁻⁶·⁵⁵ s (≈280 ns), non-destructive, mid-circuit capable.
Physics & limits
Separation needs a fixed number of signal photons at the amplifier input, so readout time falls with probe power and rises with chain noise. A Josephson travelling-wave amplifier giving 12 dB across 4 GHz near the quantum limit D[3] removes the HEMT's noise penalty, so the amplifier is not the floor. The floor is what hard probing does to the qubit: above a critical photon number the dressed system undergoes measurement-induced transitions out of the computational subspace, and the code inherits leakage — unheralded, sticky, correlated in time, not a Pauli flip. The IQM device shows the split: 99.94% simultaneous assignment fidelity with a 240 ns pulse and shelving into the second excited state, but 99.3% QNDness D[2]. Assignment error is 6×10⁻⁴; the chance the qubit does not survive as measured is an order of magnitude larger — and that is what syndrome extraction consumes. The Purcell filter's linewidth buys speed but, widened, reopens the emission channel it exists to close. What moves the floor: shelving-free discrimination, on-chip isolation, and encodings that turn a failed measurement into a heralded erasure.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-12 | Willow, 105 q: readout 99.5%, 1.1 µs error-correction cycle | D[8] | |
| 2025-08 | 99.94% simultaneous readout, 240 ns pulse, QNDness 99.3% | IQM | D[2] |
| 2026-08 | Dual-rail cavity readout: SPAM ≈0.02%, erasure ≈0.5% per gate | Quantum Circuits | D[9] |
| 2026-07 | Fleet readout error ~1×10⁻² | IBM | C[4] |
The spread is the story: 6×10⁻⁴ on a characterised pair, 5×10⁻³ over 105 qubits, ~10⁻² across a fleet D[2]D[8]C[4]; Zuchongzhi 3.0 reads out at 99.13% D[10]. Readout is the largest single-channel error term at scale, larger than two-qubit gates, and the one whose fleet value has barely moved in two years.
Manufacturing, materials & supply chain
On chip there is no extra process: resonator and Purcell filter are patterned in the qubit's own lithography, the cost being area and frequency planning: each qubit on a feedline needs a distinct resonator frequency in the amplifier's band. Off chip the chain — isolators, circulators, parametric amplifier, HEMT — is the fridge's bulkiest hardware and where a merchant market has appeared: Silent Waves (Grenoble) sells Argo, Carthago and Zephyr, the last launched 2026-03-13, to Rigetti, Alice & Bob, Qilimanjaro, QphoX and CEA C[5]; QuantWare sells a Crescendo TWPA C[6]; QuantumCore is developing one with the Institute for Quantum Computing P[7]. Export exposure is direct: ECCN 3A901, effective 2024-09-06, covers sub-4.5 K electronics and names parametric amplifiers, so a TWPA is controlled in its own right G[11].
Control, readout & I/O burden
Each qubit consumes a resonator, a share of a feedline (eight to ten qubits multiplexed per line), a share of one amplifier's dynamic range, and a digitiser channel with real-time discrimination. The amplifier is the scaling constraint nobody has published a number for: TWPA saturation caps simultaneous tones per device, and each feedline needs its own isolator stack — volume, not silicon. Instrumentation has followed (over 1,000 channels per rack C[12]), but the budget is set downstream: Google's real-time decoder ran at 63 µs latency for d=5 against a 1.1 µs cycle D[8], so readout plus decode defines the loop. At 10⁶ the chain must move into the cold, and no cryogenic digitiser has been shown beyond a handful of qubits.
Role in the stack
It serves every superconducting-family path: transmons, bosonic cat and GKP encodings, dual-rail erasure qubits, and the same chain in annealers. It requires the transmon's dispersive shift and, for bosonic codes, an ancilla mediating the cavity measurement, and provides the mid-circuit non-destructive measurement every error-correction scheme here assumes — no substitute exists inside the family. Its clock contribution is direct: derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset is 0.65 µs, of which readout is 0.28 µs — the largest term, against ~0.048 µs per gate layer D[8]D[2] — inside a measured 1.1 µs cycle. No neighbouring empty slot in the technology graph.
Verification (QCVV)
Three quantities circulate as "readout fidelity" and are not interchangeable: assignment fidelity, QNDness (the qubit is left in the state reported), and SPAM. The 99.94% headline is simultaneous assignment fidelity with shelving; QNDness on the same device is 99.3% D[2]. IBM's fleet ~10⁻² is undecomposed into amplifier noise, Purcell-limited decay and measurement-induced transitions C[4]. Value conflict: the graph record quotes 280 ns readout, the preprint a 240 ns pulse, so ~280 ns should be read as the full window. No independent laboratory has replicated the 99.94% result.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IQM | developer | Finland | Readout record: 99.94% with shelving, QNDness 99.3% | D[2] |
| Google | developer | US | 99.5% readout across 105 qubits in a 1.1 µs cycle | D[8] |
| IBM | developer | US | Publishes the only at-scale fleet readout error, ~10⁻² | C[4] |
| Silent Waves | supplier | France | Merchant TWPA maker, three shipping products | C[5] |
| QuantumCore | supplier | Canada | TWPA development with IQC Waterloo | P[7] |
Money.
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · $178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners · closed C[6]P · 2026-05-05">G
- 2026-04-25 · QuantumCore · listing (CSE: QNCR, 2026-04-14) plus NSERC Alliance grant · 10.7 M raised, 1.7 M grant · NSERC/IQC · closed P[7]
- 2026-01 · D-Wave · M&A (Quantum Circuits) · $550 M · — · announced C[9]
Market & supply chain. The chain, not the chip, is what this node buys: isolators and circulators, HEMTs, the parametric amplifier. The TWPA market is thin — three small merchant suppliers against in-house builds at Google and IBM — so one exit matters more here than anywhere else, and the parts are export-controlled G[11]. G2 and G3 pay for this node; G7 buys the instrumentation.
IP & standards. No TWPA or Purcell-filter patent family with a named assignee and grant year was found; Silent Waves' 2025 Nature Electronics amplifier-isolator is a published design, not a grant C[5]. No litigation identified, and no standards body defines how readout fidelity is reported — hence three numbers quoted interchangeably.
Roadmaps & track record. Silent Waves: three products with named customers (Zephyr promised and launched 2026-03-13) C[5], the most credible record here. QuantumCore: announced 2026-04-25, too recent to judge P[7]. No platform vendor publishes a fleet-average readout target as distinct from best-device fidelity — a notable omission when readout is the largest fleet error term.
Strategic reading. This is a shared chokepoint: four paths depend on the same amplification and isolation hardware, so concentration risk is systemic in a way qubit-chip choices are not. If fleet readout stays near 10⁻², Λ stalls whatever gates do, since syndrome extraction inherits the measurement error — the case for erasure-style encodings that make a failed measurement heralded. Winners: merchant amplifier suppliers and whichever vendor solves QND rather than assignment. Bargaining power sits with the platform vendors, though export licensing gives regulators a lever.
Open niche: The gap is measurement, not hardware: nobody publishes a fleet QNDness, and the ~10⁻² fleet error is never decomposed into amplifier noise, Purcell-limited decay and measurement-induced leakage. A vendor-neutral protocol reporting all three across a whole chip is a low-capital QCVV service that also characterises amplifier chains for suppliers who publish no acceptance data.
Outlook & open questions
Confirm or demote within 12–24 months: does any vendor publish a fleet-average QNDness; does fleet readout error fall below 5×10⁻³. Best case by 2029: shelving-free discrimination and on-chip isolation take fleet readout error toward 10⁻³ without slowing the cycle. Worst case: measurement-induced leakage holds QNDness near 99.3% whatever the amplifier does, and readout stays the term that caps Λ. Open questions: how the fleet 1% decomposes; how many tones one TWPA carries before compression.
Sources
[1] Wallraff, Schuster, Blais, Frunzio, Huang, Majer, Kumar, Girvin, Schoelkopf (Yale) · Circuit QED: strong coupling of a single photon to a superconducting qubit, establishing dispersive readout · Nature 431, 162 · 2004 · https://arxiv.org/abs/cond-mat/0407325 D
[2] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM Quantum Computers) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" (99.94% simultaneous readout, 240 ns pulse with shelving, QNDness 99.3%, TWPA in the chain) · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437 D
[3] Josephson travelling-wave parametric amplifier with resonator phase matching: 12 dB gain across a 4 GHz span, noise approaching the quantum limit · arXiv:1503.04364 · 2015-03 · https://arxiv.org/abs/1503.04364 D
[4] IBM · Quantum hardware fleet specifications (readout error ~1×10⁻² at scale) · IBM Quantum · 2026 · https://www.ibm.com/quantum/hardware C
[5] Silent Waves (Grenoble) · TWPA product line Argo, Carthago and Zephyr (launched 2026-03-13); customers Rigetti, Alice & Bob, Qilimanjaro, QphoX, CEA · company site · 2026-03-13 · https://www.silent-waves.com/ C
[6] QuantWare · Crescendo TWPA and peripherals; $178 M Series B 2026-05-05 · company product page · 2026 · https://quantware.com/product/peripherals C
[7] Quantum Computing Report · "QuantumCore Partners with IQC and NSERC in 1.7M TWPA Development Initiative" (CSE: QNCR listing 2026-04-14, 10.7 M raised) · trade press · 2026-04-25 · https://quantumcomputingreport.com/quantumcore-partners-with-iqc-and-nserc-in-1-7m-traveling-wave-parametric-amplifier-twpa-development-initiative/ P
[8] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (Willow: readout 99.5%, 1.1 µs cycle, 63 µs real-time decoding latency at d=5) · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[9] Quantum Circuits / D-Wave · Dual-rail cavity CZ with erasure detection (SPAM ≈0.02%, erasure ≈0.5% per gate) · Nature 656, 47 · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y D
[10] USTC · Zuchongzhi 3.0 (105 q, readout 99.13%) · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 D
[11] US Bureau of Industry and Security · Quantum computing export controls, ECCN 3A901 covering cryogenic electronics at or below 4.5 K and parametric amplifiers · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[12] Zurich Instruments · ZQCS quantum control platform, over 1,000 channels per rack · product announcement · 2026-03-09 · https://quantumwire.com C
General facts cited above: P · 2026-05-05">G, G.
Open verification items
- The graph record's 280 ns readout time versus the preprint's 240 ns readout pulse: the difference is unexplained in the source and may be a full-window versus pulse-length definition.
- Authors, institution and journal for the 2015 Josephson TWPA reference could not be established here; only the 12 dB gain over a 4 GHz span and near-quantum-limited noise are confirmed.
- No named TWPA or Purcell-filter patent family with assignee and grant year was found.
- No supplier publishes TWPA yield, unit cost, or the number of multiplexed tones one amplifier sustains before compression.
- No vendor publishes a fleet-average QNDness or a decomposition of the ~10⁻² fleet readout error.
Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, фильтр Парселла)
Состояние кубита читается как дисперсионный сдвиг связанного резонатора; сигнал фильтруется на кристалле фильтром Парселла и усиливается вблизи квантового предела ещё до HEMT.
Вердикт. Фальсифицируемо — точность отнесения (assignment fidelity) уже равна 99.94%, поэтому если ошибка считывания по парку систем и в 2027 г. останется около 1%, то связывающим членом будут индуцированная измерением утечка и нарушение QND, а не шум усилителя.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Резонатор, связанный вне резонанса (связь g, расстройка Δ ≫ g), приобретает зависящий от состояния сдвиг χ ≈ g²/Δ, поэтому пробный тон несёт информацию о состоянии в своей фазе, не обмениваясь квантами с кубитом, — неразрушающее измерение по построению. Wallraff с коллегами в Yale закрепили это как канал считывания схемной КЭД D[1]. Пригодным к работе метод делают две добавки: фильтр Парселла на кристалле, пропускающий пробный тон и одновременно блокирующий излучение кубита в ту же линию, и параметрический усилитель вблизи квантового предела перед HEMT.
Координаты: сродство к носителю a = 1.0, полностью изготавливаемый. Считывание ~10⁻⁶·⁵⁵ s (≈280 ns), неразрушающее, с возможностью внутрисхемного (mid-circuit) измерения.
Физика и пределы
Для разделения состояний нужно фиксированное число сигнальных фотонов на входе усилителя, поэтому время считывания падает с ростом мощности пробного тона и растёт с шумом тракта. Джозефсоновский усилитель бегущей волны, дающий 12 dB в полосе 4 GHz вблизи квантового предела D[3], снимает шумовой штраф HEMT, так что предел определяет не усилитель. Предел определяет то, что жёсткое зондирование делает с самим кубитом: выше критического числа фотонов одетая система испытывает индуцированные измерением переходы из вычислительного подпространства, и код наследует утечку (leakage) — негеральдированную, «липкую», коррелированную во времени, а не паулиевский переворот. Устройство IQM показывает этот раскол: 99.94% точности отнесения при одновременном считывании, импульс 240 ns с укладкой населённости на второй возбуждённый уровень — и при этом QND-характер (QNDness) всего 99.3% D[2]. Ошибка отнесения равна 6×10⁻⁴; вероятность того, что кубит не останется в сообщённом состоянии, на порядок больше — и именно её потребляет извлечение синдрома. Ширина линии фильтра Парселла покупает скорость, но, будучи расширенной, снова открывает тот канал излучения, ради закрытия которого фильтр и существует. Что сдвигает предел: различение без укладки на вспомогательный уровень, изоляция на кристалле и кодировки, превращающие неудавшееся измерение в геральдированное (heralded) стирание (erasure).
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-12 | Willow, 105 q: считывание 99.5%, цикл коррекции ошибок 1.1 µs | D[8] | |
| 2025-08 | 99.94% при одновременном считывании, импульс 240 ns, QND-характер 99.3% | IQM | D[2] |
| 2026-08 | Считывание двухрельсового резонатора: SPAM ≈0.02%, стирание ≈0.5% на гейт | Quantum Circuits | D[9] |
| 2026-07 | Ошибка считывания по парку систем ~1×10⁻² | IBM | C[4] |
Суть в разбросе: 6×10⁻⁴ на охарактеризованной паре, 5×10⁻³ на 105 кубитах, ~10⁻² по парку систем D[2]D[8]C[4]; Zuchongzhi 3.0 считывается на уровне 99.13% D[10]. На масштабе считывание — крупнейший одноканальный член ошибки, больший, чем двухкубитные гейты, и притом тот, чьё значение по парку систем почти не сдвинулось за два года.
Производство, материалы и цепочка поставок
На кристалле дополнительного процесса нет: резонатор и фильтр Парселла формируются той же литографией, что и сам кубит, а платой служат площадь и частотное планирование — каждому кубиту на общей питающей линии нужна отдельная резонаторная частота в полосе усилителя. Вне кристалла тракт — изоляторы, циркуляторы, параметрический усилитель, HEMT — это самое габаритное железо в криостате и именно то место, где возник коммерческий рынок: Silent Waves (Grenoble) продаёт Argo, Carthago и Zephyr, последний выпущен 2026-03-13, компаниям Rigetti, Alice & Bob, Qilimanjaro, QphoX и CEA C[5]; QuantWare продаёт TWPA Crescendo C[6]; QuantumCore разрабатывает свой совместно с Institute for Quantum Computing P[7]. Экспортная уязвимость прямая: ECCN 3A901, действующий с 2024-09-06, покрывает электронику для температур ниже 4.5 K и прямо называет параметрические усилители, так что TWPA контролируется сам по себе G[11].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Каждый кубит потребляет резонатор, долю питающей линии (по восемь-десять кубитов, мультиплексированных на линию), долю динамического диапазона одного усилителя и канал оцифровщика с различением в реальном времени. Усилитель — то ограничение масштабирования, по которому никто не опубликовал ни одной цифры: насыщение TWPA ограничивает число одновременных тонов на прибор, а каждой питающей линии нужен собственный стек изоляторов — то есть объём, а не кремний. Приборостроение подтянулось (более 1,000 каналов на стойку C[12]), но бюджет задаётся ниже по тракту: декодер Google, работающий в реальном времени, показал задержку 63 µs при d=5 против цикла в 1.1 µs D[8], так что петлю определяют считывание плюс декодирование. При 10⁶ тракт придётся уводить в холод, а криогенный оцифровщик пока не продемонстрирован дальше горстки кубитов.
Роль в стеке
Узел обслуживает все пути сверхпроводникового семейства: трансмоны, бозонные кот-коды и GKP-кодировки, двухрельсовые кубиты со стиранием, а также тот же самый тракт в системах квантового отжига. Он требует дисперсионного сдвига трансмона, а для бозонных кодов — анциллы, опосредующей измерение резонатора, и даёт то внутрисхемное (mid-circuit) неразрушающее измерение, которое предполагает здесь любая схема коррекции ошибок; замены ему внутри семейства нет. Вклад в такт прямой: производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс составляет 0.65 µs, из которых на считывание приходится 0.28 µs — наибольший член, против ~0.048 µs на слой гейтов D[8]D[2], — внутри измеренного цикла 1.1 µs. Соседнего пустого слота в графе технологий нет.
Верификация (QCVV)
Под именем «точность считывания» ходят три разные величины, и они не взаимозаменяемы: точность отнесения, QND-характер (кубит остаётся в том состоянии, о котором сообщено) и SPAM. Заголовочные 99.94% — это точность отнесения при одновременном считывании с укладкой на вспомогательный уровень; QND-характер на том же устройстве равен 99.3% D[2]. Парковая цифра IBM ~10⁻² не разложена на шум усилителя, распад, ограниченный эффектом Парселла, и индуцированные измерением переходы C[4]. Конфликт значений: в записи графа технологий приведено считывание 280 ns, в препринте — импульс 240 ns, поэтому ~280 ns следует читать как полное окно. Ни одна независимая лаборатория результат 99.94% не воспроизвела.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IQM | разработчик | Финляндия | Рекорд считывания: 99.94% с укладкой на вспомогательный уровень, QND-характер 99.3% | D[2] |
| Google | разработчик | США | Считывание 99.5% по 105 кубитам в цикле 1.1 µs | D[8] |
| IBM | разработчик | США | Публикует единственную ошибку считывания по парку систем на масштабе, ~10⁻² | C[4] |
| Silent Waves | поставщик | Франция | Коммерческий производитель TWPA, три серийных продукта | C[5] |
| QuantumCore | поставщик | Канада | Разработка TWPA совместно с IQC Waterloo | P[7] |
Деньги.
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · $178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners · раунд закрыт C[6]P · 2026-05-05">G
- 2026-04-25 · QuantumCore · листинг (CSE: QNCR, 2026-04-14) плюс грант NSERC Alliance · привлечено 10.7 M, грант 1.7 M · NSERC/IQC · закрыто P[7]
- 2026-01 · D-Wave · M&A (Quantum Circuits) · $550 M · — · объявлено C[9]
Рынок и цепочка поставок. Этот узел покупает тракт, а не чип: изоляторы и циркуляторы, HEMT, параметрический усилитель. Рынок TWPA тонок — три небольших коммерческих поставщика против собственных разработок Google и IBM, — поэтому уход одного игрока здесь значит больше, чем где-либо ещё, а сами компоненты подпадают под экспортный контроль G[11]. За этот узел платят G2 и G3; приборы покупает G7.
ИС и стандарты. Патентного семейства по TWPA или фильтру Парселла с названным правообладателем и годом выдачи не найдено; усилитель-изолятор Silent Waves из Nature Electronics 2025 г. — опубликованная конструкция, а не выданный патент C[5]. Судебных разбирательств не выявлено, и ни один орган стандартизации не определяет, как отчитываться о точности считывания, — отсюда и три числа, цитируемые как взаимозаменяемые.
Дорожные карты и послужной список. Silent Waves: три продукта с названными заказчиками (Zephyr обещан и выпущен 2026-03-13) C[5] — самый достоверный послужной список в этом узле. QuantumCore: объявлена 2026-04-25, слишком недавно для оценки P[7]. Ни один поставщик платформ не публикует цель по считыванию в среднем по парку систем отдельно от точности лучшего устройства — заметное умолчание там, где считывание является крупнейшим членом ошибки по парку.
Стратегическое прочтение. Это общее узкое место: четыре пути платформ зависят от одного и того же железа усиления и изоляции, поэтому риск концентрации здесь системный — в отличие от выбора кубитного чипа. Если считывание по парку систем останется около 10⁻², Λ встанет независимо от того, что делают гейты, поскольку извлечение синдрома наследует ошибку измерения; это аргумент в пользу кодировок в стиле стирания, делающих неудавшееся измерение геральдированным. Выигрывают: коммерческие поставщики усилителей и тот поставщик, который решит задачу QND, а не отнесения. Переговорная сила остаётся у поставщиков платформ, хотя экспортное лицензирование даёт регуляторам рычаг.
Открытая ниша: Пробел здесь в измерении, а не в железе: никто не публикует QND-характер по парку систем, а парковая ошибка ~10⁻² никогда не раскладывается на шум усилителя, распад, ограниченный эффектом Парселла, и индуцированную измерением утечку. Вендоронезависимый протокол, сообщающий все три составляющие по целому чипу, — это малокапиталоёмкая услуга QCVV, которая заодно характеризует усилительные тракты для поставщиков, не публикующих никаких данных приёмки.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в течение 12–24 месяцев: опубликует ли хоть один поставщик QND-характер в среднем по парку систем; опустится ли ошибка считывания по парку ниже 5×10⁻³. Лучший случай к 2029 г.: различение без укладки на вспомогательный уровень и изоляция на кристалле доводят ошибку считывания по парку до величины порядка 10⁻³, не замедляя цикл. Худший случай: индуцированная измерением утечка удерживает QND-характер около 99.3% независимо от усилителя, и считывание остаётся тем членом, который ограничивает Λ. Открытые вопросы: как раскладывается парковый 1%; сколько тонов несёт один TWPA до наступления компрессии.
Источники
[1] Wallraff, Schuster, Blais, Frunzio, Huang, Majer, Kumar, Girvin, Schoelkopf (Yale) · Circuit QED: strong coupling of a single photon to a superconducting qubit, establishing dispersive readout · Nature 431, 162 · 2004 · https://arxiv.org/abs/cond-mat/0407325 D
[2] Marxer, Vepsäläinen et al. (IQM Quantum Computers) · "Above 99.9% fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and readout in a single superconducting quantum device" (99.94% simultaneous readout, 240 ns pulse with shelving, QNDness 99.3%, TWPA in the chain) · arXiv:2508.16437 · 2025-08-22 · https://arxiv.org/abs/2508.16437 D
[3] Josephson travelling-wave parametric amplifier with resonator phase matching: 12 dB gain across a 4 GHz span, noise approaching the quantum limit · arXiv:1503.04364 · 2015-03 · https://arxiv.org/abs/1503.04364 D
[4] IBM · Quantum hardware fleet specifications (readout error ~1×10⁻² at scale) · IBM Quantum · 2026 · https://www.ibm.com/quantum/hardware C
[5] Silent Waves (Grenoble) · TWPA product line Argo, Carthago and Zephyr (launched 2026-03-13); customers Rigetti, Alice & Bob, Qilimanjaro, QphoX, CEA · company site · 2026-03-13 · https://www.silent-waves.com/ C
[6] QuantWare · Crescendo TWPA and peripherals; $178 M Series B 2026-05-05 · company product page · 2026 · https://quantware.com/product/peripherals C
[7] Quantum Computing Report · "QuantumCore Partners with IQC and NSERC in 1.7M TWPA Development Initiative" (CSE: QNCR listing 2026-04-14, 10.7 M raised) · trade press · 2026-04-25 · https://quantumcomputingreport.com/quantumcore-partners-with-iqc-and-nserc-in-1-7m-traveling-wave-parametric-amplifier-twpa-development-initiative/ P
[8] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (Willow: readout 99.5%, 1.1 µs cycle, 63 µs real-time decoding latency at d=5) · Nature · 2024-12 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y D
[9] Quantum Circuits / D-Wave · Dual-rail cavity CZ with erasure detection (SPAM ≈0.02%, erasure ≈0.5% per gate) · Nature 656, 47 · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y D
[10] USTC · Zuchongzhi 3.0 (105 q, readout 99.13%) · Phys. Rev. Lett. 134, 090601 · 2025 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 D
[11] US Bureau of Industry and Security · Quantum computing export controls, ECCN 3A901 covering cryogenic electronics at or below 4.5 K and parametric amplifiers · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[12] Zurich Instruments · ZQCS quantum control platform, over 1,000 channels per rack · product announcement · 2026-03-09 · https://quantumwire.com C
Общие факты, процитированные выше: P · 2026-05-05">G, G.
Открытые пункты верификации
- Время считывания 280 ns в графе технологий против импульса считывания 240 ns в препринте: расхождение в источнике не объяснено и может быть различием между определением полного окна и длительностью импульса.
- Авторы, организация и журнал для ссылки на джозефсоновский TWPA 2015 г. здесь установить не удалось; подтверждены только усиление 12 dB в полосе 4 GHz и шум вблизи квантового предела.
- Именованного патентного семейства по TWPA или фильтру Парселла с правообладателем и годом выдачи не найдено.
- Ни один поставщик не публикует выход годных по TWPA, стоимость единицы или число мультиплексированных тонов, которое один усилитель выдерживает до компрессии.
- Ни один поставщик не публикует QND-характер в среднем по парку систем или разложение парковой ошибки считывания ~10⁻².
Fluorescence state detection (ions)
State-dependent resonance fluorescence, counted on a PMT, EMCCD, SNSPD or trap-integrated photodiode, is the default non-destructive mid-circuit readout for trapped ions.
Verdict. Readout is no longer the weakest link on the best ion system; falsifiable if any published SPAM figure on a production ion system exceeds that system's two-qubit gate error.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A closed cycling transition scatters photons only when the qubit sits in one logical state; counting them collapses the measurement onto a classical bit. Detectors are photomultipliers, EMCCD cameras, superconducting-nanowire single-photon detectors (SNSPDs) or, recently, avalanche photodiodes built into the trap. In use since the earliest trapped-ion demonstrations (1995), unchanged in principle. Coordinates: c = fluorescence readout, non-destructive, mid-circuit capable, ~10⁻⁴ s — 11 µs at 99.931(6)% on ¹⁷¹Yb⁺ with SNSPDs D[1]; e = optical control, detection hardware at room temperature unlike the ion.
Physics & limits
The mechanism is photon counting against a dark-count and stray-light background, so the signal is set entirely by how many scattered photons reach a detector: collection numerical aperture (a few percent of 4π), UV transmission, detector quantum efficiency. That last term is where the platform hurts — the cycling transitions are ultraviolet (369.5 nm for Yb⁺), where PMT efficiency is tens of percent and where the 98% system detection efficiencies quoted for SNSPDs do not apply, those being telecom-band figures D[14]. The 2019 record worked because a molybdenum-silicide SNSPD was built specifically for 369.5 nm, letting the experiment stop on a single detection event D[1]. The floor is geometry and efficiency, not atomic physics. Errors are Pauli-like misclassification, except when the dark state leaks out of the cycling transition — a loss channel standard SPAM folds into one number. What moves the floor: higher-NA collection, UV-optimised detectors, and moving the detector onto the trap die.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2019-08-21 | 11 µs mean detection at 99.931(6)%, crosstalk ~2×10⁻⁵ at 370 µm, MoSi SNSPD on ¹⁷¹Yb⁺ | Duke University | D[1] |
| 2022-09-02 | 99.92(1)% in 450 µs with room-temperature trap-integrated avalanche photodiodes, Sr⁺ | MIT Lincoln Laboratory | D[4] |
| 2025-11 | Helios (98 Ba⁺): SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴, leakage 1.1×10⁻⁵/Clifford | Quantinuum | D[2] |
| 2026 | Forte (36-ion chain): SPAM 0.5% | IonQ | C[3] |
The reversal matters: on Helios, SPAM sits below the two-qubit gate error (7.9×10⁻⁴) D[2], and logical SPAM in the [[80,48,4]] code is below 8×10⁻⁶ D[6]. Readout dominated ion error budgets a decade ago; not now.
Manufacturing, materials & supply chain
Optical assembly, not a fab layer — high-NA objectives, UV viewports, a detector — aligned per system, so detector variation is a calibration cost, not a yield loss. PMTs and EMCCD/qCMOS cameras come from Hamamatsu and Andor (Oxford Instruments), Hamamatsu the only named vendor for single-photon-sensitivity cameras in this class C[12]. SNSPDs come from a five-vendor merchant base — Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot, Quantum Opus, Scontel — none of which has disclosed funding or revenue P[13], each carrying a closed-cycle cryostat that PMT and camera channels do not. Upstream, the single points of failure are shared with the rest of the ion stack: UV lasers (TOPTICA) and Infineon's merchant trap fab P[14]. No ion-readout ECCN exists; the 2024 BIS rule reaches computers and refrigerators, not detectors.
Control, readout & I/O burden
One collection channel per readout zone, not per qubit — Quantinuum's QCCD shuttles ions into dedicated zones, so channel count scales with zones D[2]. That is why this layer has not yet hit a wall: at 10³ qubits, zone readout is demonstrated at 98 ions across 8 zones. At 10⁴ a free-space objective per zone stops being buildable and the answer must be integration — trap-integrated photodiodes D[4] or multiplexed SNSPD arrays, for which a 400,000-pixel row-column camera is the existence proof, at a cost in timing resolution D[15]. At 10⁶ nothing is published. Mid-circuit readout must also keep up with real-time decoding; at 11–100 µs it does.
Role in the stack
Serves both ion paths — QCCD with laser gates and chip-controlled electronic gates — and is reused by defect-spin network nodes for optical spin readout. It requires a cycling transition; no competing readout mechanism exists for ions at product scale, dispersive readout being superconducting-specific. The only real choice is detector type, whose switching price is a redesign of the collection optics, not of the processor. In the derived clock — sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset — readout has large slack: 100 µs of a 9.7 ms round against 9.0 ms of transport, and a full-width layer is ~55 ms because sorting, transport and cooling dominate D[2], so faster readout buys nothing today. Multiplexed many-zone readout without a linear cost in channels and cryostats remains an empty slot.
Verification (QCVV)
SPAM is measured by preparing known bright and dark states and counting misclassification; Helios's 3.3–4.8×10⁻⁴ is a per-zone range, not one number D[2]. Standard SPAM conflates preparation with measurement and rarely separates leakage or loss from misclassification — quoting discrimination and survival separately, as a 2026 neutral-ytterbium imaging study does (99.89% and 98.80%, not an ion result), is uncommon here P[7]. The headline numbers are also not commensurable: three species, three detectors, three machines. IonQ's Forte SPAM of 0.5% C[3] is an order of magnitude worse than Helios's — plausibly a real architecture difference, long chains on a camera versus zoned detection, but it is a specification page against a preprint.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | USA/UK | Zoned fluorescence readout on Helios, SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴ | D[2] |
| IonQ | developer | USA | Camera readout on Forte chains; owns SNSPD maker ID Quantique | C[3] |
| ID Quantique | supplier | Switzerland | SNSPD detection systems; IonQ-owned since 2025-05-06 | P[5] |
| Hamamatsu Photonics | supplier | Japan | PMTs and the only named single-photon-sensitivity cameras here | C[12] |
| Single Quantum | supplier | Netherlands | Merchant SNSPDs, the main non-IonQ alternative | P[13] |
| MIT Lincoln Laboratory | research | USA | Trap-integrated avalanche photodiodes, 99.92% | D[4] |
Money.
2025-03-03 · IonQ · M&A, ID Quantique (SNSPD detectors) · undisclosed · closed 2025-05-06 P[5]
2025-09-04 · Quantinuum · private round · USD 600 M at USD 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · closed G[9]
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · USD 1.68 B gross · cash USD 2.1 B · closed G[8]
2026-07 · IonQ · M&A, SkyWater Technology foundry · USD 1.8 B · closed G[16]
Market & supply chain. Small money attached to large money. IonQ's purchase of ID Quantique gave one of the two QBI Stage-B ion vendors in-house SNSPD supply that Quantinuum, eleQtron and Quantum Art must buy on the merchant market P[5]P[13] — the sharpest concentration event here, though its weight is limited while PMTs and cameras remain adequate. No per-channel price is public. Pays for G2 and G3: every ion error-correction result, Helios's 48 logical qubits included, rests on it. It also gates G6, since photonic interconnects need the same detectors at far higher rates.
IP & standards. No dated patent-family count specific to ion fluorescence readout was found in a named database — no dated fact found. Photon-number-resolving SNSPD operation is covered by US 11,274,962 B2, licensed exclusively to Quantum Opus C[13]. No consortium standard governs ion readout.
Roadmaps & track record. No vendor publishes a standalone readout roadmap; it rides inside system roadmaps — Quantinuum Sol 2027 and Apollo 2029 R[2], IonQ 256 qubits at 99.99% slipped from 2026 to H1 2027 R[17]. Quantinuum delivered Helios on schedule with the SPAM figure it promised; IonQ has published nothing peer-reviewed behind its 0.5% specification, and its detector acquisition has produced no published readout result.
Strategic reading. If UV SNSPDs or trap-integrated photodiodes become standard at 10⁴ zones, IonQ's detector ownership plus its SkyWater fab is a real integration advantage and Hamamatsu loses a niche. If PMTs and cameras stay adequate — which Helios suggests — detector choice stays a commodity decision.
Open niche: the plug-in is independent SPAM characterisation that separates discrimination error from leakage and loss and reports per-zone spread rather than a best-zone number — a protocol gap ion papers routinely leave open, needing vendor system access but no proprietary trap hardware.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 if IonQ publishes a peer-reviewed SPAM figure; demote the 0.5% claim if it stays a specification page. Best case by 2029: trap-integrated detectors or multiplexed SNSPD arrays make per-zone readout free at 10⁴ zones. Worst case: readout stays one free-space objective per zone and becomes the mechanical limit on zone count. Open questions: does IonQ's owned detector supply produce a measurable SPAM advantage; can UV SNSPD efficiency approach telecom-band figures; do trap-integrated photodiodes reach the tens of µs free-space detection already achieves.
Sources
[1] Crain, Cahall, Vrijsen, Wollman, Shaw, Verma, Nam, Kim (Duke University, JPL/Caltech, NIST), "High-speed low-crosstalk detection of a ¹⁷¹Yb⁺ qubit using superconducting nanowire single photon detectors", Communications Physics 2, 97, 2019-08-21 — https://www.nature.com/articles/s42005-019-0195-8 D
[2] Quantinuum, Helios (98 Ba⁺), arXiv:2511.05465, 2025-11; Nature, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[3] IonQ, Forte system page (SPAM 0.5%), accessed 2026-09 — https://www.ionq.com/quantum-systems/forte C
[4] Reens, Collins, Ciampi, Kharas, Aull, Donlon, Bruzewicz, Felton, Stuart, Niffenegger, Rich, Braje, Ryu, Chiaverini, McConnell (MIT Lincoln Laboratory), "High-fidelity ion state detection using trap-integrated avalanche photodiodes", Phys. Rev. Lett. 129, 100502, 2022-09-02 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100502 D
[5] "US-based company acquires ID Quantique", startupticker.ch, 2025-03-03 — https://www.startupticker.ch/en/news/US-based-company-acquires-id-quantique P P · 2025-03-03">G
[6] Quantinuum, "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" ([[80,48,4]] on Helios), arXiv:2602.22211, 2026-02 — https://arxiv.org/abs/2602.22211 D G
[7] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University with Yaqumo Inc.), 17.6 µs fluorescence imaging of neutral ¹⁷⁴Yb, arXiv:2605.24175v2, 2026-08-24 — https://arxiv.org/html/2605.24175 P G
[8] Quantinuum, IPO pricing, 2026-06-03 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G G
[9] Honeywell, "600 million capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money", 2025-09-04 — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale G G
[10] IonQ, "IonQ completes acquisition of Oxford Ionics" — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum G
[11] eleQtron, EUR 57 M Series A — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[12] Hamamatsu Photonics, ORCA-Quest qCMOS single-photon-sensitivity camera, 2026-09 — https://www.hamamatsu.com/us/en/news/events/2026/APS-DAMOP-2026.html C G
[13] Merchant SNSPD supply base 2026 (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot, Quantum Opus, Scontel) — https://www.tipranks.com/news/private-companies/single-quantum-hits-400-system-milestone-as-it-deepens-european-quantum-partnerships P P), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G
[14] Reddy, Nerem, Nam, Mirin, Verma (NIST), 98.0 ± 0.5% fibre-coupled SNSPD system detection efficiency at 1550 nm, Optica 7(12), 2020-11-23 — https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5 D G
[15] Oripov, Rampini, Allmaras, Shaw, Nam, Korzh, McCaughan (NIST, JPL), "A superconducting nanowire single-photon camera with 400,000 pixels", Nature 622, 730, 2023-10-25 — https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2 D G
[16] IonQ, "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology", 2026-07 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[17] IonQ, accelerated roadmap, 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R G
Open verification items
The ID Quantique purchase price is undisclosed, so no valuation can be put on the detector-supply position. IonQ's Forte SPAM of 0.5% has no peer-reviewed counterpart. No vendor publishes per-channel detector cost, and no revenue attributable to ion readout is separable in Hamamatsu's or Oxford Instruments' reporting. No published UV (369–400 nm) SNSPD system detection efficiency was found to set against the 98% telecom-band figure. The Kyoto/Yaqumo 17.6 µs imaging result is a neutral-ytterbium atom measurement, not ion readout, and is cited here only as a methodological comparison.
Флуоресцентное детектирование состояния (ионы)
Зависящая от состояния резонансная флуоресценция, регистрируемая на ФЭУ, EMCCD, SNSPD или встроенном в ловушку фотодиоде, — стандартное неразрушающее внутрисхемное (mid-circuit) считывание для захваченных ионов.
Вердикт. На лучшей ионной системе считывание перестало быть слабым звеном; утверждение опровергается, если у какой-либо серийной ионной системы опубликованная цифра SPAM превысит ошибку её двухкубитного гейта.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Замкнутый циклический переход рассеивает фотоны только тогда, когда кубит находится в одном из логических состояний; их подсчёт схлопывает измерение в классический бит. Детекторами служат фотоэлектронные умножители, камеры EMCCD, однофотонные детекторы на сверхпроводящих нанопроводах (SNSPD) или, в последнее время, лавинные фотодиоды, встроенные в саму ловушку. Применяется с самых первых демонстраций на захваченных ионах (1995) и принципиально не изменилось. Координаты: c = флуоресцентное считывание, неразрушающее, пригодное для внутрисхемных (mid-circuit) проверок, ~10⁻⁴ s — 11 µs при 99.931(6)% на ¹⁷¹Yb⁺ с SNSPD D[1]; e = оптическое управление, причём аппаратура детектирования, в отличие от самого иона, стоит при комнатной температуре.
Физика и пределы
Механизм — счёт фотонов на фоне тёмновых отсчётов и паразитной засветки, поэтому сигнал целиком определяется тем, сколько рассеянных фотонов доходит до детектора: числовой апертурой сбора (несколько процентов от 4π), пропусканием в УФ, квантовой эффективностью детектора. Именно последний член болезненно бьёт по платформе: циклические переходы лежат в ультрафиолете (369.5 nm для Yb⁺), где эффективность ФЭУ составляет десятки процентов и где не действуют приводимые для SNSPD системные эффективности детектирования 98%, поскольку они относятся к телекоммуникационному диапазону D[14]. Рекорд 2019 г. состоялся потому, что SNSPD на силициде молибдена был изготовлен специально под 369.5 nm, что позволило эксперименту останавливаться по единственному событию детектирования D[1]. Предел задают геометрия и эффективность, а не атомная физика. Ошибки представляют собой паулиподобную неверную классификацию — за исключением случаев, когда тёмное состояние утекает из циклического перехода; этот канал потерь стандартная метрика SPAM сворачивает в одно число. Что сдвигает предел: сбор с большей числовой апертурой, детекторы, оптимизированные под УФ, и перенос детектора на кристалл ловушки.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2019-08-21 | Среднее время детектирования 11 µs при 99.931(6)%, перекрёстные наводки ~2×10⁻⁵ на 370 µm, SNSPD на MoSi для ¹⁷¹Yb⁺ | Duke University | D[1] |
| 2022-09-02 | 99.92(1)% за 450 µs на комнатнотемпературных лавинных фотодиодах, встроенных в ловушку, Sr⁺ | MIT Lincoln Laboratory | D[4] |
| 2025-11 | Helios (98 Ba⁺): SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴, утечка (leakage) 1.1×10⁻⁵ на клиффорд | Quantinuum | D[2] |
| 2026 | Forte (цепочка из 36 ионов): SPAM 0.5% | IonQ | C[3] |
Смена ролей важна: на Helios SPAM лежит ниже ошибки двухкубитного гейта (7.9×10⁻⁴) D[2], а логический SPAM в коде [[80,48,4]] — ниже 8×10⁻⁶ D[6]. Десять лет назад считывание доминировало в бюджетах ошибок ионных машин; теперь — нет.
Производство, материалы и цепочка поставок
Это оптическая сборка, а не технологический слой на пластине: объективы с большой числовой апертурой, УФ-окна, детектор — всё юстируется под конкретную систему, поэтому разброс детекторов оборачивается затратами на калибровку, а не потерей выхода годных. ФЭУ и камеры EMCCD/qCMOS поступают от Hamamatsu и Andor (Oxford Instruments), причём Hamamatsu — единственный названный поставщик камер с однофотонной чувствительностью в этом классе C[12]. SNSPD берутся с коммерческой базы из пяти поставщиков — Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot, Quantum Opus, Scontel, — ни один из которых не раскрыл ни привлечённых средств, ни выручки P[13]; каждый из них тянет за собой криостат замкнутого цикла, которого каналы на ФЭУ и камерах не требуют. Выше по цепочке единые точки отказа те же, что и у остального ионного стека: УФ-лазеры (TOPTICA) и коммерческая фабрика ловушек Infineon P[14]. ECCN для ионного считывания не существует; правило BIS 2024 г. достаёт до компьютеров и рефрижераторов, но не до детекторов.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Один канал сбора на зону считывания, а не на кубит: QCCD у Quantinuum перевозит ионы в выделенные зоны, поэтому число каналов растёт с числом зон D[2]. Именно поэтому слой ещё не упёрся в стену: на 10³ кубитов зонное считывание продемонстрировано на 98 ионах в 8 зонах. На 10⁴ отдельный объектив в свободном пространстве на каждую зону перестаёт быть реализуемым, и ответом должна стать интеграция — встроенные в ловушку фотодиоды D[4] либо мультиплексированные матрицы SNSPD, доказательством существования которых служит камера на 400,000 пикселей со строчно-столбцовой адресацией, купленная ценой временного разрешения D[15]. На 10⁶ не опубликовано ничего. Внутрисхемное считывание должно вдобавок поспевать за декодированием в реальном времени; при 11–100 µs оно поспевает.
Роль в стеке
Обслуживает оба ионных пути платформы — QCCD с лазерными гейтами и электронные гейты с управлением на кристалле — и повторно используется узлами сетей на спинах дефектов для оптического считывания спина. Он требует наличия циклического перехода; конкурирующего механизма считывания для ионов на продуктовом масштабе не существует, а дисперсионное считывание специфично для сверхпроводников. Единственный реальный выбор — тип детектора, и цена перехода здесь — переработка оптики сбора, а не процессора. В производном такте — сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс — у считывания большой запас: 100 µs из раунда 9.7 ms против 9.0 ms транспорта, а слой во всю ширину регистра составляет ~55 ms, поскольку доминируют сортировка, транспорт и охлаждение D[2], так что более быстрое считывание сегодня ничего не даёт. Мультиплексированное многозонное считывание без линейного роста числа каналов и криостатов остаётся пустым слотом.
Верификация (QCVV)
SPAM измеряют, готовя заведомо светлые и тёмные состояния и подсчитывая случаи неверной классификации; 3.3–4.8×10⁻⁴ у Helios — это разброс по зонам, а не одно число D[2]. Стандартная метрика SPAM смешивает подготовку с измерением и редко отделяет утечку или потерю от неверной классификации; приводить различение и выживание по отдельности, как это сделано в работе 2026 г. по визуализации нейтрального иттербия (99.89% и 98.80%, результат не ионный), здесь не принято P[7]. Заголовочные цифры к тому же несопоставимы: три рабочих элемента, три типа детекторов, три машины. SPAM 0.5% у IonQ Forte C[3] на порядок хуже, чем у Helios; правдоподобно, что за этим стоит реальное архитектурное различие — длинные цепочки на камеру против зонного детектирования, — но сравнивается страница спецификации с препринтом.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Зонное флуоресцентное считывание в Helios, SPAM 3.3–4.8×10⁻⁴ | D[2] |
| IonQ | разработчик | США | Считывание камерой на цепочках Forte; владеет производителем SNSPD ID Quantique | C[3] |
| ID Quantique | поставщик | Швейцария | Системы детектирования на SNSPD; принадлежит IonQ с 2025-05-06 | P[5] |
| Hamamatsu Photonics | поставщик | Япония | ФЭУ и единственные названные здесь камеры с однофотонной чувствительностью | C[12] |
| Single Quantum | поставщик | Нидерланды | Коммерческие SNSPD, основная альтернатива вне IonQ | P[13] |
| MIT Lincoln Laboratory | исследования | США | Встроенные в ловушку лавинные фотодиоды, 99.92% | D[4] |
Деньги.
2025-03-03 · IonQ · сделка M&A, ID Quantique (детекторы SNSPD) · сумма не раскрыта · закрыта 2025-05-06 P[5]
2025-09-04 · Quantinuum · частный раунд · USD 600 M при оценке USD 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · закрыт G[9]
2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · USD 1.68 B валовых · денежные средства USD 2.1 B · закрыто G[8]
2026-07 · IonQ · сделка M&A, фабрика SkyWater Technology · USD 1.8 B · закрыта G[16]
Рынок и цепочка поставок. Малые деньги, пристёгнутые к большим. Покупка ID Quantique дала одному из двух ионных вендоров QBI Stage B собственную поставку SNSPD, тогда как Quantinuum, eleQtron и Quantum Art вынуждены покупать их на открытом рынке P[5]P[13]; это самое резкое здесь событие концентрации, хотя вес его ограничен, пока ФЭУ и камер достаточно. Цена в расчёте на канал публично не раскрывается. Узел оплачивают G2 и G3: на нём держится любой результат по коррекции ошибок на ионах, включая 48 логических кубитов Helios. Он же ограничивает G6, поскольку фотонным интерконнектам нужны те же детекторы, но на несравненно больших скоростях.
ИС и стандарты. Датированного подсчёта патентных семейств именно по флуоресцентному считыванию ионов ни в одной поименованной базе не найдено — датированного факта нет. Работа SNSPD с разрешением по числу фотонов защищена патентом US 11,274,962 B2, эксклюзивно лицензированным Quantum Opus C[13]. Консорциумного стандарта на ионное считывание нет.
Дорожные карты и послужной список. Отдельной дорожной карты по считыванию не публикует ни один вендор; оно едет внутри системных карт — Quantinuum Sol на 2027 г. и Apollo на 2029 г. R[2], у IonQ 256 кубитов при 99.99% сдвинулись с 2026 г. на 1-е полугодие 2027 г. R[17]. Quantinuum поставила Helios в срок и с обещанной цифрой SPAM; у IonQ за спецификацией 0.5% нет ни одной рецензируемой публикации, а покупка производителя детекторов пока не дала ни одного опубликованного результата по считыванию.
Стратегическое прочтение. Если УФ-SNSPD или встроенные в ловушку фотодиоды станут стандартом на 10⁴ зон, владение детекторным производством плюс собственная фабрика SkyWater дадут IonQ реальное интеграционное преимущество, а Hamamatsu потеряет нишу. Если же ФЭУ и камер будет по-прежнему достаточно — а Helios на это указывает, — выбор детектора останется решением уровня закупки биржевого товара.
Открытая ниша: точка подключения — независимая характеризация SPAM, отделяющая ошибку различения от утечки и потери и приводящая разброс по зонам, а не цифру лучшей зоны; этот протокольный пробел ионные статьи оставляют открытым регулярно, а для его закрытия нужен доступ к системе вендора, но не собственное аппаратное обеспечение ловушки.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение к концу 2027 г. — если IonQ опубликует рецензируемую цифру SPAM; понижение заявленных 0.5%, если они так и останутся строкой в спецификации. Лучший случай к 2029 г.: встроенные в ловушку детекторы или мультиплексированные матрицы SNSPD делают зонное считывание «бесплатным» на 10⁴ зон. Худший случай: считывание остаётся одним объективом в свободном пространстве на зону и превращается в механическое ограничение на число зон. Открытые вопросы: даст ли собственная детекторная поставка IonQ измеримое преимущество по SPAM; способна ли эффективность SNSPD в УФ приблизиться к цифрам телекоммуникационного диапазона; выйдут ли встроенные в ловушку фотодиоды на те десятки µs, которых уже достигает детектирование в свободном пространстве.
Источники
[1] Crain, Cahall, Vrijsen, Wollman, Shaw, Verma, Nam, Kim (Duke University, JPL/Caltech, NIST), "High-speed low-crosstalk detection of a ¹⁷¹Yb⁺ qubit using superconducting nanowire single photon detectors", Communications Physics 2, 97, 2019-08-21 — https://www.nature.com/articles/s42005-019-0195-8 D
[2] Quantinuum, Helios (98 Ba⁺), arXiv:2511.05465, 2025-11; Nature, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[3] IonQ, Forte system page (SPAM 0.5%), accessed 2026-09 — https://www.ionq.com/quantum-systems/forte C
[4] Reens, Collins, Ciampi, Kharas, Aull, Donlon, Bruzewicz, Felton, Stuart, Niffenegger, Rich, Braje, Ryu, Chiaverini, McConnell (MIT Lincoln Laboratory), "High-fidelity ion state detection using trap-integrated avalanche photodiodes", Phys. Rev. Lett. 129, 100502, 2022-09-02 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.100502 D
[5] "US-based company acquires ID Quantique", startupticker.ch, 2025-03-03 — https://www.startupticker.ch/en/news/US-based-company-acquires-id-quantique P P · 2025-03-03">G
[6] Quantinuum, "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" ([[80,48,4]] on Helios), arXiv:2602.22211, 2026-02 — https://arxiv.org/abs/2602.22211 D G
[7] Yokoyama, Kashimoto, Shibata et al. (Kyoto University with Yaqumo Inc.), 17.6 µs fluorescence imaging of neutral ¹⁷⁴Yb, arXiv:2605.24175v2, 2026-08-24 — https://arxiv.org/html/2605.24175 P G
[8] Quantinuum, IPO pricing, 2026-06-03 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G G
[9] Honeywell, "600 million capital raise for Quantinuum at 10 B pre-money", 2025-09-04 — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale G G
[10] IonQ, "IonQ completes acquisition of Oxford Ionics" — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum G
[11] eleQtron, EUR 57 M Series A — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[12] Hamamatsu Photonics, ORCA-Quest qCMOS single-photon-sensitivity camera, 2026-09 — https://www.hamamatsu.com/us/en/news/events/2026/APS-DAMOP-2026.html C G
[13] Merchant SNSPD supply base 2026 (Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot, Quantum Opus, Scontel) — https://www.tipranks.com/news/private-companies/single-quantum-hits-400-system-milestone-as-it-deepens-european-quantum-partnerships P P), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G
[14] Reddy, Nerem, Nam, Mirin, Verma (NIST), 98.0 ± 0.5% fibre-coupled SNSPD system detection efficiency at 1550 nm, Optica 7(12), 2020-11-23 — https://www.nature.com/articles/s41377-025-02031-5 D G
[15] Oripov, Rampini, Allmaras, Shaw, Nam, Korzh, McCaughan (NIST, JPL), "A superconducting nanowire single-photon camera with 400,000 pixels", Nature 622, 730, 2023-10-25 — https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2 D G
[16] IonQ, "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology", 2026-07 — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[17] IonQ, accelerated roadmap, 2025-06-13 — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R G
Открытые пункты верификации
Цена покупки ID Quantique не раскрыта, поэтому оценить позицию по детекторной поставке в деньгах невозможно. У SPAM 0.5% для IonQ Forte нет рецензируемого аналога. Ни один вендор не публикует стоимость детектора в расчёте на канал, и ни в отчётности Hamamatsu, ни в отчётности Oxford Instruments выручку, относимую к ионному считыванию, выделить нельзя. Опубликованной системной эффективности детектирования SNSPD в УФ (369–400 nm), которую можно было бы противопоставить цифре 98% для телекоммуникационного диапазона, найти не удалось. Результат Kyoto/Yaqumo по визуализации за 17.6 µs — это измерение на нейтральных атомах иттербия, а не ионное считывание, и здесь оно цитируется лишь как методическое сравнение.
Fluorescence imaging of atom arrays
Camera-based fluorescence detection of neutral atoms — non-destructive, mid-circuit, millisecond by default, microsecond in single-group demos.
Verdict. Sets the neutral-atom QEC round at ~1 ms; unless sub-100 µs low-loss imaging reaches shipped hardware by 2028 it stays the largest fixed cost in the cycle.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An atom on a closed cycling transition scatters photons into a high-NA objective and onto a camera; a photon-count threshold per site decides occupancy or state. Standard on tweezer arrays since about 2016, and the readout every neutral-atom architecture builds on.
Camera fluorescence imaging, ~0.5–1 ms, non-destructive, mid-circuit capable.
Optical control at room temperature; free-space bench optics; error structure is loss.
Physics & limits
Signal is collection solid angle times quantum efficiency times scattering rate times integration time, and threshold error falls exponentially in collected photons: discrimination is cheap. The cost is recoil: every scattered photon heats the atom, and past a few thousand it leaves the trap, so the failure mode is loss — 0.46% bit-flip against 0.24% loss at 448 atoms D[1]. Shorter probes improve survival: both 2026 microsecond results report loss an order below the millisecond baseline. NA and quantum efficiency sit near their practical ceiling, leaving recooling during the probe, brighter transitions and parallel zones. Architecturally the round matters: CZ gates take 270 ns while a QEC round takes 1–4.5 ms, imaging 0.5–1 ms of it and transport the rest D[1].
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | 0.5–1 ms, 0.46% bit-flip, 0.24% loss, 448-atom FT array | Harvard/MIT/QuEra | D[1] |
| 2026-08 | 17.6 µs, 99.89(5)% discrimination, 98.80(44)% survival, spinless ¹⁷⁴Yb | Kyoto/Yaqumo | P[2] |
| 2026-08 | 15 µs probe on a 25-site subarray, 4.1×10⁻⁵ infidelity, 2.1×10⁻⁴ loss | USTC | P[3] |
Dominant error: imaging-induced loss, not misassignment.
Manufacturing, materials & supply chain
No fab: an objective, dichroics and a camera on a bench. Hamamatsu's ORCA-Quest qCMOS is the named sensor across the Harvard/QuEra line, with no second source at this sensitivity P[10]; objectives are commodity microscope optics. Imaging sits inside the QEC cycle, so its cost is per round, not per shot. At 10³ atoms one frame covers the array; at 10⁴–10⁶ pixel count, frame rate and illumination power force parallel zones with a camera each — the regime where SLM/AOD refresh near 10 MHz also stops scaling. Export exposure is indirect: 4A906 binds the machine by qubit count, nothing names tweezer optics or cameras G[8].
Role in the stack
Requires an alkali or alkaline-earth atom with a cycling transition; provides the non-destructive mid-circuit measurement real-time decoding needs, and turns atom loss into detectable erasure, not silent Pauli error. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset ≈ 1.3×10⁻³ s, transport first and this readout second at 501 µs, not the 270 ns gate — ~10³× a superconducting round. Verification: both microsecond results are single-group and single-species; Kyoto's uses spinless ¹⁷⁴Yb, so it establishes occupancy discrimination, not hyperfine state readout, and USTC's 15 µs averages over a 25-site subarray. Neither has run inside a logical memory.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT | research | US | 448-atom fault-tolerant baseline | D[1] |
| QuEra Computing | developer | US | Ships this readout in its roadmap | C[5] |
| Atom Computing | developer | US | Yb arrays; Magne with Microsoft | C[6] |
| Kyoto Univ./Yaqumo | research | Japan | 17.6 µs Yb imaging demo | P[2] |
| Hamamatsu Photonics | supplier | Japan | qCMOS sensor, no second source | P[10] |
Money. 2025-09-09 · QuEra · Series B · 230 M+ USD · Google, SoftBank VF2, NVentures C[5]. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · ≤15 M each · Atom and QuEra among eleven G[9]. 2026-02 · Infleqtion · NYSE listing · >550 M USD, plus 100 M DoC LOI C[7]. 2026-06 · Atom Computing · raise · 300 M+ USD incl. 100 M Commerce LOI C[6]. 2026 · QuNorth · Magne order, 50 logical · €80 M · Atom/Microsoft P[11].
Market & supply chain. One vendor's sensor sits in the critical path of every leading array, the rest being commodity optics — sharp concentration risk. It pays into G3 and G4: no mid-circuit imaging, no real-time decoding.
IP & standards. No dated patent family or standard specific to atom-array imaging.
Roadmaps & track record. (2026-08 · fast imaging shown standalone · not folded into a logical run); (2028–29 · QuEra Libra and Magne targets · assume the cycle keeps shrinking) R[5]. Vendor roadmaps price in a speed-up shown only on subarrays.
Strategic reading. Whoever ships sub-100 µs low-loss imaging first collapses the largest fixed cost in the neutral-atom cycle taking a factor of several in effective clock, the platform's one structural weakness. Camera suppliers hold more leverage than their revenue implies; atom vendors none over them.
Open niche: Imaging-loss statistics are decoder inputs; independent validation of discrimination and survival claims — the gap both 2026 papers share — needs no atom array.
Outlook & open questions
Confirm if a microsecond result is folded into a logical memory run by 2028; demote if it stays readout-only. Best case 2029: sub-50 µs imaging is standard and QEC rounds fall below 0.5 ms. Worst case: millisecond imaging stays the default and caps the cycle near 1 ms. Open: does fast imaging hold across a full array, and does it shift the loss-versus-Pauli mix decoders assume?
Sources
[1] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) — 448-atom fault-tolerant architecture — Nature D — 2025-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[2] Kyoto University / Yaqumo — fast fluorescence imaging of ¹⁷⁴Yb, 17.6 µs — arXiv P — 2026-08-24 — https://arxiv.org/abs/2605.24175
[3] USTC — 15 µs low-loss state readout on a tweezer subarray — arXiv P — 2026-08-17 — https://arxiv.org/abs/2608.17189
[4] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (cycle-time and resource estimates) — arXiv S — 2025-05 — https://arxiv.org/abs/2505.15907
[5] QuEra Computing — "QuEra expands $230 million financing round" — company newsroom C — 2025-09-09 — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[6] Atom Computing — "$300 million+ raise to accelerate deployment of fault-tolerant neutral-atom quantum computers" — company release C — 2026-06 — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[7] Infleqtion — "First neutral-atom quantum company to go public" — company newsroom C — 2026-02 — https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/
[8] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) — Federal Register G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[9] DARPA — QBI Stage B selection — official G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] "The tweezer array's hidden supply chain" — postquantum.com — trade analysis P — 2026 — https://postquantum.com/quantum-ecosystem/neutral-atom-quantum-ecosystem/
[11] Quantum Computing Report — "Denmark's QuNorth to acquire 50-logical-qubit Magne quantum computer from Atom Computing and Microsoft" — trade press P — 2026 — https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/
Open verification items
The Kyoto/Yaqumo 17.6 µs result is on spinless ¹⁷⁴Yb, which has no hyperfine qubit — occupancy discrimination, not state readout; no independent replication found. USTC's 15 µs is an average probe time over a 25-site subarray; the corresponding figure for a full 100-site array is not stated. The camera used in the Kyoto demonstration is not identified in the sources found, so no sensor attribution is made for it. No quotable unit cost per readout channel for camera plus objective. QuNorth's €80 M Magne order is trade-press sourced; no vendor release found.
Флуоресцентная визуализация атомных массивов
Детектирование нейтральных атомов по флуоресценции с помощью камеры — неразрушающее, внутрисхемное (mid-circuit), по умолчанию миллисекундное и микросекундное в демонстрациях отдельных групп.
Вердикт. Задаёт раунд QEC на нейтральных атомах на уровне ~1 ms; если низкопотерьная визуализация быстрее 100 µs не дойдёт до серийного железа к 2028 году, она остаётся крупнейшей фиксированной статьёй расходов в цикле.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Атом на замкнутом циклическом переходе рассеивает фотоны в объектив с большой числовой апертурой и далее на камеру; порог по числу фотонов для каждого узла решает вопрос о заселённости или состоянии. Стандарт для массивов на оптических пинцетах примерно с 2016 года и то считывание, на котором строится всякая архитектура на нейтральных атомах.
Флуоресцентная визуализация камерой, ~0.5–1 ms, неразрушающая, способная работать внутрисхемно (mid-circuit).
Оптическое управление при комнатной температуре; оптика в свободном пространстве на столе; структура ошибок — потери.
Физика и пределы
Сигнал есть произведение телесного угла сбора, квантовой эффективности, скорости рассеяния и времени интегрирования, а пороговая ошибка падает экспоненциально по числу собранных фотонов: различение обходится дёшево. Платой является отдача: каждый рассеянный фотон нагревает атом, и после нескольких тысяч он покидает ловушку, так что режимом отказа оказываются потери — 0.46% битовых переворотов против 0.24% потерь на 448 атомах D[1]. Более короткие зондирующие импульсы улучшают выживаемость: оба микросекундных результата 2026 года сообщают о потерях на порядок ниже миллисекундной базовой линии. Числовая апертура и квантовая эффективность находятся вблизи своего практического потолка, так что остаются доохлаждение во время зондирования, более яркие переходы и параллельные зоны. Архитектурно значим именно раунд: гейты CZ занимают 270 ns, тогда как раунд QEC занимает 1–4.5 ms, из которых 0.5–1 ms приходится на визуализацию, а остальное — на транспорт D[1].
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | 0.5–1 ms, 0.46% битовых переворотов, 0.24% потерь, отказоустойчивый массив из 448 атомов | Harvard/MIT/QuEra | D[1] |
| 2026-08 | 17.6 µs, различение 99.89(5)%, выживаемость 98.80(44)%, бесспиновый ¹⁷⁴Yb | Kyoto/Yaqumo | P[2] |
| 2026-08 | Зондирование 15 µs на подмассиве из 25 узлов, неточность 4.1×10⁻⁵, потери 2.1×10⁻⁴ | USTC | P[3] |
Доминирующая ошибка: потери, вызванные самой визуализацией, а не ошибочное отнесение.
Производство, материалы и цепочка поставок
Никакой фабрики: объектив, дихроичные зеркала и камера на оптическом столе. ORCA-Quest qCMOS от Hamamatsu — поимённо названный сенсор по всей линии Harvard/QuEra, и второго источника такой чувствительности нет P[10]; объективы же представляют собой серийную микроскопную оптику. Визуализация находится внутри цикла QEC, поэтому её стоимость считается на раунд, а не на прогон. На 10³ атомах массив покрывается одним кадром; на 10⁴–10⁶ число пикселей, частота кадров и мощность подсветки вынуждают переходить к параллельным зонам, каждая со своей камерой, — это тот же режим, в котором перестаёт масштабироваться и обновление SLM/AOD на частоте около 10 MHz. Экспортный контроль задевает технологию косвенно: 4A906 связывает машину по числу кубитов, но ни оптика пинцетов, ни камеры нигде не поименованы G[8].
Роль в стеке
Требует щелочного или щёлочноземельного атома с циклическим переходом; предоставляет то неразрушающее внутрисхемное измерение, которое необходимо декодированию в реальном времени, и превращает потерю атома в детектируемое стирание (erasure), а не в тихую ошибку Паули. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс ≈ 1.3×10⁻³ s: первым идёт транспорт, вторым — это считывание, 501 µs, а не гейт длительностью 270 ns, — это ~10³× сверхпроводникового раунда. Верификация: оба микросекундных результата получены каждый одной группой и на одном изотопе; в работе Kyoto используется бесспиновый ¹⁷⁴Yb, поэтому она устанавливает различение заселённости, а не считывание сверхтонкого состояния, а 15 µs у USTC усреднены по подмассиву из 25 узлов. Ни один из них не запускался внутри логической памяти.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT | исследования | США | Отказоустойчивая базовая линия на 448 атомах | D[1] |
| QuEra Computing | разработчик | США | Поставляет это считывание в своей дорожной карте | C[5] |
| Atom Computing | разработчик | США | Массивы Yb; Magne совместно с Microsoft | C[6] |
| Kyoto Univ./Yaqumo | исследования | Япония | Демонстрация визуализации Yb за 17.6 µs | P[2] |
| Hamamatsu Photonics | поставщик | Япония | Сенсор qCMOS, второго источника нет | P[10] |
Деньги. 2025-09-09 · QuEra · раунд Series B · 230 M+ USD · Google, SoftBank VF2, NVentures C[5]. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · ≤15 M каждому · Atom и QuEra среди одиннадцати G[9]. 2026-02 · Infleqtion · листинг на NYSE · >550 M USD плюс LOI Министерства торговли на 100 M C[7]. 2026-06 · Atom Computing · привлечение · 300 M+ USD, включая LOI Министерства торговли на 100 M C[6]. 2026 · QuNorth · заказ Magne, 50 логических · €80 M · Atom/Microsoft P[11].
Рынок и цепочка поставок. Сенсор одного-единственного поставщика стоит на критическом пути каждого ведущего массива, всё прочее — серийная оптика; риск концентрации острый. Технология работает на цели G3 и G4: нет внутрисхемной визуализации — нет и декодирования в реальном времени.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства или стандарта, специфичного для визуализации атомных массивов, нет.
Дорожные карты и послужной список. (2026-08 · быстрая визуализация показана автономно · не встроена в логический прогон); (2028–29 · цели QuEra Libra и Magne · предполагают, что цикл продолжит сокращаться) R[5]. Дорожные карты вендоров закладывают в цену ускорение, показанное лишь на подмассивах.
Стратегическое прочтение. Тот, кто первым выпустит низкопотерьную визуализацию быстрее 100 µs, обрушит крупнейшую фиксированную статью расходов в цикле на нейтральных атомах, забрав кратный выигрыш в эффективном такте, — единственную структурную слабость платформы. Поставщики камер обладают большим рычагом, чем следует из их выручки; у атомных вендоров рычага против них нет.
Открытая ниша: статистика потерь при визуализации служит входными данными декодера; независимая валидация заявлений о различении и выживаемости — пробел, общий для обеих работ 2026 года, — собственного атомного массива не требует.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если микросекундный результат будет встроен в прогон логической памяти к 2028 году; понизить в статусе, если он останется чисто считывательным. Лучший случай к 2029 году: визуализация быстрее 50 µs становится стандартом, а раунды QEC опускаются ниже 0.5 ms. Худший случай: миллисекундная визуализация остаётся значением по умолчанию и ограничивает цикл вблизи 1 ms. Открыто: держится ли быстрая визуализация на полном массиве и сдвигает ли она то соотношение потерь и ошибок Паули, которое закладывают декодеры?
Источники
[1] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) — 448-atom fault-tolerant architecture — Nature D — 2025-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[2] Kyoto University / Yaqumo — fast fluorescence imaging of ¹⁷⁴Yb, 17.6 µs — arXiv P — 2026-08-24 — https://arxiv.org/abs/2605.24175
[3] USTC — 15 µs low-loss state readout on a tweezer subarray — arXiv P — 2026-08-17 — https://arxiv.org/abs/2608.17189
[4] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (cycle-time and resource estimates) — arXiv S — 2025-05 — https://arxiv.org/abs/2505.15907
[5] QuEra Computing — "QuEra expands $230 million financing round" — company newsroom C — 2025-09-09 — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[6] Atom Computing — "$300 million+ raise to accelerate deployment of fault-tolerant neutral-atom quantum computers" — company release C — 2026-06 — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[7] Infleqtion — "First neutral-atom quantum company to go public" — company newsroom C — 2026-02 — https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/
[8] US BIS — "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) — Federal Register G — 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and
[9] DARPA — QBI Stage B selection — official G — 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] "The tweezer array's hidden supply chain" — postquantum.com — trade analysis P — 2026 — https://postquantum.com/quantum-ecosystem/neutral-atom-quantum-ecosystem/
[11] Quantum Computing Report — "Denmark's QuNorth to acquire 50-logical-qubit Magne quantum computer from Atom Computing and Microsoft" — trade press P — 2026 — https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/
Открытые пункты верификации
Результат Kyoto/Yaqumo в 17.6 µs получен на бесспиновом ¹⁷⁴Yb, у которого нет сверхтонкого кубита, — это различение заселённости, а не считывание состояния; независимого воспроизведения не найдено. 15 µs у USTC — усреднённое время зондирования по подмассиву из 25 узлов; соответствующая цифра для полного массива из 100 узлов не приводится. Камера, использованная в демонстрации Kyoto, в найденных источниках не идентифицирована, поэтому привязка сенсора для неё не делается. Цитируемой удельной стоимости на канал считывания для камеры вместе с объективом нет. Заказ Magne у QuNorth на €80 M взят из отраслевой прессы; релиза вендора не найдено.
Spin-to-charge conversion + rf reflectometry
Spin converted into a charge-motion event by Pauli blockade or energy-selective tunnelling, then read by an rf-matched charge sensor in microseconds without destroying the qubit.
Verdict. The readout every silicon path uses and the term that sets the silicon clock — 6 µs at 99.2% or 100 µs at 99.9%, with no published device delivering both.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Spin carries no charge, so a tunnelling event is made spin-conditional — Pauli blockade (two-spin parity, scale = singlet–triplet splitting) or energy-selective Elzerman tunnelling (single spin, needing Zeeman ≫ kT) — and a charge sensor reports it. The sensor is a single-electron transistor or a gate-based single-electron box read via quantum capacitance, in an LC tank near 0.1–2 GHz. Elzerman single-shot readout dates to 2004. Coordinates: readout — spin-to-charge, ~6 µs, non-destructive, mid-circuit-capable; control — low-frequency drive from room temperature, sensor in CMOS, carrier immobile.
Physics & limits
Per-shot signal-to-noise is the phase shift integrated against amplifier noise over a window capped by T₁ and floored by tank bandwidth — the whole trade: 99.2% under 6 µs D[1] against 99.9% SPAM at 100 µs D[2]. Elzerman readout dies as kT approaches the Zeeman energy, so hot (≈1 K) operation costs readout first; Pauli blockade survives there but answers parity. Relaxation inside the window returns a false ground state, and sensor charge noise walks the threshold, so measurement error is drifting and correlated, not independent as decoders assume. Quantum-limited amplification and in-fridge demodulation move the floor.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-02-23 | 99.2% single-shot in <6 µs, rf single-electron box | Quantum Motion | D[1] |
| 2025-09-24 | 99.9% SPAM at 100 µs, 300 mm SiMOS | Diraq | D[2] |
Dominant term: SNR at short windows, T₁ at long; no foundry device publishes sub-10 µs readout above 99.5%.
Manufacturing, materials & supply chain
Built in the qubit's own 300 mm CMOS stack, the sensor adds no materials risk; the gate-based box, needing only an electrode and a tank, is the foundry-favoured form. Instrumentation is bought, not built: Zurich Instruments' SHFQC-LRT gives ≤32 µs weighted integration C[3], and Quantum Machines' OPX1000 lists nine spin customers including Diraq, HRL, imec and Equal1 C[5]. Frequency multiplexing keeps line count sub-linear: the wall at 10³ is tank spacing across the band; at 10⁴–10⁶ it is aggregate readout bandwidth and amplifier count, not the sensor. HRL's 4 K controller (366 DACs, ≤3.5 W) shows the chain can move inside the fridge D[6].
Role in the stack
Required by quantum-dot and donor spins, with no replace or conflict edges — the load-bearing readout node in both the silicon/germanium quantum-dot spin path and the donor-spin path. With exchange gates in tens of nanoseconds, readout at 6–100 µs sets derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 8.5×10⁻⁶ s at the fast end, 6.3 µs of it readout. Verification: the two headline figures are different devices with different sensors — a speed–fidelity curve, not one system — and the 99.9% bundles initialisation. Neither is replicated independently.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Motion | developer | UK | Single-electron-box readout, 99.2% in <6 µs | D[1] |
| Diraq | developer | Australia | 99.9% SPAM on 300 mm imec SiMOS | D[2] |
| Silicon Quantum Computing | developer | Australia | Readout of donor nuclear registers | DG |
| HRL Laboratories | developer | USA | Readout sequenced by 4 K cryo-CMOS | DG |
| Zurich Instruments | supplier | Switzerland | Sells the reflectometry instruments | C[3] |
| Quantum Machines | supplier | Israel | Readout stack for nine spin teams | C[5] |
Money. 2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · 170 M · PSG Equity, Intel Capital · closed CG. 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, SQC · QBI Stage B · ≤15 M each · DARPA · selected G. 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · 160 M · DCVC, Kembara · closed CG. 2026-05-21 · Diraq · CHIPS LOI · ≤38 M · US Commerce · non-binding G.
Market & supply chain. Zurich Instruments and Quantum Machines supply the rf chain nearly every spin team buys rather than builds C[3][5]; cryogenic amplification is the second pinch point. Pays into G2, G3, G7.
IP & standards. No dated patent family for spin-to-charge conversion or rf reflectometry in a named database as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. Diraq (2026-08-27 · 150 k physical, 1 k logical by 2029 · unmet; its 2026-07-09 release said "thousands by 2029") RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Zurich Instruments (2026-03-09 · ZQCS for "several thousand qubits" · shipping) P[4]. No vendor promises a dated readout rate; instruments ship on schedule, qubit counts do not.
Strategic reading. Readout is the one silicon subsystem bought rather than built, so control-electronics vendors keep leverage whichever qubit wins; if the gate-based box displaces the sensor transistor, the foundry captures it and per-qubit-sensor designs lose twice.
Open niche: every headline number here is combined SPAM or an uncharacterised single-shot fidelity — separating readout from initialisation error, and characterising crosstalk between multiplexed tanks, is open ground.
Outlook & open questions
Confirm or demote in 12–24 months: ≥99.9% below 20 µs on a foundry device; ≥16 sensors multiplexed on one line with a crosstalk number. Best case 2029: >100 sensors read under 10 µs each, demodulated in-fridge. Worst case: readout stays the clock-setting term and the largest syndrome-cycle error. Open: (1) tanks per quantum-limited amplifier; (2) whether parity readout suffices without a per-qubit ancilla; (3) how correlated threshold drift looks to a decoder.
Sources
[1] G. A. Oakes, V. N. Ciriano-Tejel, M. F. Gonzalez-Zalba et al. (Quantum Motion, Cambridge, UCL, CEA-Leti, Hitachi Cambridge) · "Fast High-Fidelity Single-Shot Readout of Spins in Silicon Using a Single-Electron Box" · Physical Review X 13, 011023 · 2023-02-23 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011023 D
[2] Diraq and imec · "300 mm foundry SiMOS spin qubits: two-qubit fidelity and SPAM" · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[3] Zurich Instruments · "SHFQC-LRT Long Readout Time option" · product release · 2025-01-30 · https://www.zhinst.com/en/products/shfqc-lrt-long-readout-time C
[4] Zurich Instruments (Rohde & Schwarz) · ZQCS quantum control platform launch, >1,000 channels per rack · trade press · 2026-03-09 · http://quantumwire.com/articles/zurich-instruments-zqcs P
[5] Quantum Machines · "Semiconductor spin qubits" — OPX1000, QDAC-II, QSwitch, named customers · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ C
[6] HRL Laboratories · "A silicon quantum processor that runs itself" — 4 K cryo-CMOS controller, 366 DACs, ≤3.5 W · arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
Open verification items
The multimode-reflectometry preprint arXiv:2512.05087 (98% in 8 µs to 2 GHz) is not included in the records table: its authors and institution could not be resolved (the abstract page returns no metadata; the arXiv export API is robots-disallowed). The ZQCS channel count is a trade-press restatement of a vendor launch, not a primary release. No source gives an RB-separated readout-only fidelity for the Diraq/imec 99.9%, quoted as SPAM.
Спин-зарядовая конверсия + радиочастотная рефлектометрия
Спин преобразуется в событие перемещения заряда паулиевской блокадой или энергетически селективным туннелированием, после чего считывается согласованным по радиочастоте зарядовым сенсором за микросекунды и без разрушения кубита.
Вердикт. Считывание, которым пользуется каждый кремниевый путь платформы, и тот член, что задаёт кремниевый такт, — 6 µs при 99.2% либо 100 µs при 99.9%, причём ни одно опубликованное устройство не даёт того и другого сразу.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Спин не несёт заряда, поэтому туннельное событие делают спин-зависимым — паулиевская блокада (чётность двух спинов, масштаб = синглет-триплетное расщепление) либо энергетически селективное туннелирование по Элзерману (одиночный спин, требуется зеемановское расщепление ≫ kT), — а о самом событии сообщает зарядовый сенсор. Сенсором служит одноэлектронный транзистор или затворный одноэлектронный ящик, считываемый через квантовую ёмкость, в LC-контуре вблизи 0.1–2 GHz. Однократное (single-shot) считывание по Элзерману известно с 2004 года. Координаты: считывание — спин-зарядовое, ~6 µs, неразрушающее, пригодное к внутрисхемному (mid-circuit) применению; управление — низкочастотное возбуждение из комнатной температуры, сенсор в CMOS, носитель неподвижен.
Физика и пределы
Отношение сигнал/шум за один выстрел — это фазовый сдвиг, проинтегрированный против шума усилителя в окне, сверху ограниченном T₁, а снизу — полосой контура; отсюда весь размен: 99.2% менее чем за 6 µs D[1] против 99.9% SPAM за 100 µs D[2]. Считывание по Элзерману умирает по мере приближения kT к зеемановской энергии, поэтому «горячая» (≈1 K) работа стоит в первую очередь именно считывания; паулиевская блокада там выживает, но отвечает на вопрос о чётности. Релаксация внутри окна возвращает ложное основное состояние, а зарядовый шум сенсора уводит порог, так что ошибка измерения дрейфует и коррелирована, а не независима, как предполагают декодеры. Усиление на квантовом пределе и демодуляция внутри криостата опускают этот пол ниже.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2023-02-23 | 99.2% за один выстрел менее чем за 6 µs, радиочастотный одноэлектронный ящик | Quantum Motion | D[1] |
| 2025-09-24 | 99.9% SPAM за 100 µs, 300 mm SiMOS | Diraq | D[2] |
Доминирующий член: SNR на коротких окнах, T₁ на длинных; ни одно устройство фабричного (foundry) изготовления не публикует считывание быстрее 10 µs с точностью (fidelity) выше 99.5%.
Производство, материалы и цепочка поставок
Изготавливаемый в том же 300 mm CMOS-стеке, что и сам кубит, сенсор не добавляет материаловедческого риска; затворный ящик, которому нужны лишь электрод и контур, — предпочтительная для фабрики (foundry) форма. Приборную часть покупают, а не строят: SHFQC-LRT от Zurich Instruments даёт взвешенное интегрирование ≤32 µs C[3], а в списке заказчиков OPX1000 от Quantum Machines значатся девять спиновых команд, включая Diraq, HRL, imec и Equal1 C[5]. Частотное мультиплексирование удерживает число линий на сублинейном уровне: стена на 10³ — это разнос контуров по полосе; на 10⁴–10⁶ это суммарная полоса считывания и число усилителей, а не сам сенсор. Контроллер HRL на 4 K (366 ЦАП, ≤3.5 W) показывает, что тракт можно перенести внутрь криостата D[6].
Роль в стеке
Требуется спинам на квантовых точках и донорным спинам, рёбер замены или конфликта нет — это несущий узел считывания и в пути платформы «спины на квантовых точках Si/Ge», и в пути платформы «донорные спины». При обменных гейтах в десятки наносекунд считывание за 6–100 µs задаёт производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 8.5×10⁻⁶ s на быстром конце, из которых 6.3 µs — само считывание. Верификация: две заглавные цифры получены на разных устройствах с разными сенсорами — это кривая «скорость — точность», а не одна система, — а 99.9% включает в себя инициализацию. Ни то ни другое независимо не воспроизведено.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Motion | разработчик | Великобритания | Считывание на одноэлектронном ящике, 99.2% менее чем за 6 µs | D[1] |
| Diraq | разработчик | Австралия | 99.9% SPAM на 300 mm SiMOS от imec | D[2] |
| Silicon Quantum Computing | разработчик | Австралия | Считывание донорных ядерных регистров | DG |
| HRL Laboratories | разработчик | США | Считывание, секвенируемое 4 K cryo-CMOS | DG |
| Zurich Instruments | поставщик | Швейцария | Продаёт приборы для рефлектометрии | C[3] |
| Quantum Machines | поставщик | Израиль | Тракт считывания для девяти спиновых команд | C[5] |
Деньги. 2025-02-25 · Quantum Machines · Series C · 170 M · PSG Equity, Intel Capital · закрыт CG. 2025-11-06 · Diraq, Quantum Motion, SQC · QBI Stage B · ≤15 M на каждого · DARPA · отобраны G. 2026-05-07 · Quantum Motion · Series C · 160 M · DCVC, Kembara · закрыт CG. 2026-05-21 · Diraq · CHIPS LOI · ≤38 M · US Commerce · необязывающее G.
Рынок и цепочка поставок. Zurich Instruments и Quantum Machines поставляют тот радиочастотный тракт, который почти каждая спиновая команда покупает, а не делает сама C[3][5]; вторая узкая точка — криогенное усиление. Работает на G2, G3, G7.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по спин-зарядовой конверсии или радиочастотной рефлектометрии в поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет.
Дорожные карты и послужной список. Diraq (2026-08-27 · 150 k физических, 1 k логических к 2029 · не выполнено; в релизе от 2026-07-09 говорилось «тысячи к 2029») RP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G. Zurich Instruments (2026-03-09 · ZQCS на «несколько тысяч кубитов» · поставляется) P[4]. Ни один поставщик не обещает датированного темпа считывания; приборы отгружаются в срок, а число кубитов — нет.
Стратегическое прочтение. Считывание — единственная кремниевая подсистема, которую покупают, а не строят, поэтому поставщики управляющей электроники сохраняют рычаг влияния независимо от того, какой кубит победит; если затворный ящик вытеснит сенсорный транзистор, его заберёт себе фабрика (foundry), и конструкции с отдельным сенсором на каждый кубит проиграют дважды.
Открытая ниша: каждая заглавная цифра здесь — это либо совокупный SPAM, либо неохарактеризованная однократная точность; разделение ошибки считывания и ошибки инициализации, а также характеризация перекрёстных наводок между мультиплексированными контурами — открытое поле.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе за 12–24 месяца: ≥99.9% быстрее 20 µs на устройстве фабричного изготовления; ≥16 сенсоров, мультиплексированных в одну линию, с указанной цифрой перекрёстных наводок. Лучший случай к 2029: >100 сенсоров, каждый считывается менее чем за 10 µs, с демодуляцией внутри криостата. Худший случай: считывание остаётся членом, задающим такт, и крупнейшей ошибкой синдромного цикла. Открыто: (1) сколько контуров приходится на один усилитель квантового предела; (2) достаточно ли считывания чётности без анциллы на каждый кубит; (3) как коррелированный дрейф порога выглядит для декодера.
Источники
[1] G. A. Oakes, V. N. Ciriano-Tejel, M. F. Gonzalez-Zalba et al. (Quantum Motion, Cambridge, UCL, CEA-Leti, Hitachi Cambridge) · "Fast High-Fidelity Single-Shot Readout of Spins in Silicon Using a Single-Electron Box" · Physical Review X 13, 011023 · 2023-02-23 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.011023 D
[2] Diraq and imec · "300 mm foundry SiMOS spin qubits: two-qubit fidelity and SPAM" · Nature · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[3] Zurich Instruments · "SHFQC-LRT Long Readout Time option" · product release · 2025-01-30 · https://www.zhinst.com/en/products/shfqc-lrt-long-readout-time C
[4] Zurich Instruments (Rohde & Schwarz) · ZQCS quantum control platform launch, >1,000 channels per rack · trade press · 2026-03-09 · http://quantumwire.com/articles/zurich-instruments-zqcs P
[5] Quantum Machines · "Semiconductor spin qubits" — OPX1000, QDAC-II, QSwitch, named customers · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.quantum-machines.co/qubit-types/semiconductor-spin-qubits/ C
[6] HRL Laboratories · "A silicon quantum processor that runs itself" — 4 K cryo-CMOS controller, 366 DACs, ≤3.5 W · arXiv:2604.16216 · 2026-07-29 · https://arxiv.org/abs/2604.16216 D
Открытые пункты верификации
Препринт по многомодовой рефлектометрии arXiv:2512.05087 (98% за 8 µs, до 2 GHz) не включён в таблицу рекордов: его авторов и организацию установить не удалось (страница аннотации не содержит метаданных, экспортный API arXiv закрыт robots). Число каналов ZQCS — это пересказ вендорского анонса отраслевой прессой, а не первичный релиз. Ни один источник не даёт для цифры 99.9% от Diraq/imec, приводимой как SPAM, отдельной точности только считывания, выделенной методом RB.
rf quantum-capacitance parity readout
Dispersive gate sensing of a Majorana island's quantum capacitance by rf reflectometry, reading fermion parity without charge transfer; non-destructive and mid-circuit.
Verdict. The method is real and independently replicated; falsified as fault-tolerance-grade unless an assignment error below 10⁻³ at a stated integration time is published by 2028, on any stack.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A dot–nanowire interference loop's ground state disperses differently with gate charge in the two parity sectors; that curvature is a quantum capacitance, read as a dispersive shift of an off-chip resonator by rf reflectometry, with no charge transfer. Microsoft, Nature 2025-02-19: 1% assignment error, SNR 1 in 3.6 µs, dwell above 1 ms near 2 T D[1]. This is the single-wire (Z-type) measurement; the joint projection a gate needs is unbuilt.
a fabricated (1.0) · b not a gate · c quantum capacitance, ~4 µs, non-destructive, mid-circuit
d no transport · e rf reflectometry from room temperature · f assignment error plus poisoning · g MBE wire stack
Physics & limits
Signal accumulates as √t while parity survives only until a quasiparticle arrives, so assignment error is a race, modelled as err ≈ ½[1 − e^(−2t/τ)·erf(SNR/√2)²] at mean SNR near 1.2 per µs D[2]. The floor is the poisoning time τ, set by loop geometry, not the amplifier: the same device gives 12.4 ms on the Z loop against 14.5 µs on the X loop, attributed to the two-loop configuration's larger quasiparticle-capture cross-section D[2]. Lead replaced aluminium to raise τ D[3]. What it reads is contested: Nature's editor's note says the results do not by themselves establish Majorana zero modes P[7].
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-02 | 1% assignment error, SNR 1 in 3.6 µs, dwell >1 ms, InAs–Al | Microsoft Azure Quantum | D[1] |
| 2026-02 | Independent single-shot parity readout, ~1.85 ms switching, InSb Kitaev chain | QuTech | D[4] |
| 2026-06 | ~20 s parity switching in one InAs–Pb wire, same readout family | Microsoft Quantum | D[3] |
| Typical at scale is undefined: no multiplexed multi-tetron readout is published; the 2026 device came up one wire at a time D[3]. |
Manufacturing, materials & supply chain
No dedicated process: dots, gates and loop share the wire device's lithography, resonator off-chip. Room-temperature rf drive and demodulation feed a millikelvin amplifier, from the merchant control-electronics base superconducting readout uses CG; no single point of failure beyond the wire stack, and no export-control category specific to it. I/O is a gate line and a resonator per measurable parity, multiplexed on a shared feedline: 10³ is solved packaging. The wall is time: 3.6 µs is fast against 12.4 ms, slow against 14.5 µs, so at 10⁴–10⁶ the limit is how many X projections fit in the shorter window.
Role in the stack
The one demonstrated block the topological path owns: it requires the Majorana-parity carrier and provides the projective measurement a measurement-based gate would consume, non-destructively and mid-circuit, the precondition for measurement-only architecture. It is the only defined term of the path's derived clock: in sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset only readout is published, ~3.6 µs to SNR 1 D[1], with no code and no reset figure. Verification: QuTech's Nature paper (2026-02-11) independently replicates the principle on InSb dot-based Kitaev chains rather than a tetron, at ~1.85 ms telegraph lifetimes D[4]; its follow-up shows coherent parity oscillations with only limited protection D[5]. Legg disputes whether the read regions are gapped at all D[6]. Nobody has replicated the 1% error.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | developer | US | Originated the method; used on every tetron device | D[1] |
| QuTech | research | NL | Independent parity readout and coherent parity qubit, on Eindhoven-grown InSb wires | D[4] |
| DARPA | investor | US | Funds the only industrial user; US2QC final stage since 2025-02-06 | G |
Money. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC final Validation & Co-Design stage · undisclosed · DARPA · announced G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program, readout an award topic · ≤ USD 200,000 per proposal · announced PG.
Market & supply chain. No standalone market; rf reflectometry and cryogenic amplification are generic and multi-sourced, so concentration risk sits in the wire stack. G3 and G4 only.
IP & standards. Dispersive gate sensing is common property across semiconductor-qubit groups; no dated patent count specific to parity readout as of 4 Sep 2026.
Roadmaps & track record. (used in every public Microsoft device from 2025-02, implicitly for fault tolerance by 2029; status 4 Sep 2026: no fidelity or speed target published for the readout) C[8]. QuTech publishes with no schedule to defend, the more credible record.
Strategic reading. The method is public and replicated, so Microsoft's exclusivity has moved into the wire stack; whoever first publishes assignment error near 10⁻³ at a stated integration time sets the downstream pace.
Open niche: Re-deriving assignment error against integration time from published traces, separating infidelity from poisoning, is a QCVV exercise on open data.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: a third group publishing parity readout; a sub-1% assignment error from anyone but Microsoft; a directly measured poisoning rate. Confirm if two land; demote if it stays a two-laboratory result to 2028. Best case, readout stops being the open variable; worst case, τ on a joint loop stays in tens of µs. Open: does multiplexed multi-tetron readout work; is 1% reproducible off Microsoft's devices.
Sources
[1] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[2] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron parity lifetimes and continuous dispersive readout — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft, TU Eindhoven, CSIC) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[5] Zatelli, Roovers, van Loo et al. (QuTech/TU Delft) — "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains" — arXiv:2607.09511 — 2026-07-10 — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[6] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[7] APS Physics — coverage of the Microsoft parity-readout paper, including Nature's editor's note P — 2025 — https://physics.aps.org/articles/v18/57
[8] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[9] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Open verification items
The mean SNR ~1.2 per µs and the assignment-error expression come from the arXiv full text of [2], not from the fact-checked report summary; that text also gives X ~4 µs and Z ~9.3 ms for other tunings against the 14.5 µs / 12.4 ms used here. The quasiparticle poisoning rate during a readout dwell has never been measured directly, only inferred. No multiplexed multi-tetron readout and no readout-specific R&D spend is public.
Считывание чётности по квантовой ёмкости на радиочастоте
Дисперсионное затворное детектирование квантовой ёмкости майорановского острова методом радиочастотной рефлектометрии, читающее фермионную чётность без переноса заряда; неразрушающее и внутрисхемное (mid-circuit).
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.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Основное состояние интерференционной петли «квантовая точка — нанопровод» по-разному дисперсирует по затворному заряду 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[1]. Это одиночное проводное измерение (Z-типа); совместная проекция, нужная гейту, не построена.
a изготовлен (1.0) · b не гейт · c квантовая ёмкость, ~4 µs, неразрушающее, внутрисхемное (mid-circuit)
d транспорта нет · e радиочастотная рефлектометрия с комнатной температуры · f ошибка отнесения плюс отравление · g стек проводов, выращенный MBE
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[2]. 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[2]. Свинец заменил алюминий ради повышения τ D[3]. Что именно при этом читается — предмет спора: редакционное примечание Nature гласит, что результаты сами по себе не устанавливают существования майорановских нулевых мод P[7].
Инженерное состояние (state of the art)
| 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[1] |
| 2026-02 | независимое однократное считывание чётности, переключение ~1.85 ms, цепочка Китаева на InSb | QuTech | D[4] |
| 2026-06 | переключение чётности ~20 s в одном проводе InAs–Pb, то же семейство считывания | Microsoft Quantum | D[3] |
| Типичное значение при масштабировании не определено: мультиплексированное считывание множества тетронов не опубликовано; прибор 2026 года запускался по одному проводу за раз D[3]. |
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 CG; единой точки отказа, помимо самого стека проводов, нет, как нет и специфичной для него категории экспортного контроля. Ввод-вывод — это затворная линия 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 топологический путь платформы владеет по-настоящему: он требует носителя на майорановской чётности и обеспечивает проективное измерение, которое потреблял бы гейт на основе измерений, — неразрушающе и внутрисхемно, что является предусловием архитектуры «только измерения». Это единственный определённый член производного такта пути: в сумме раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс опубликовано только считывание, ~3.6 µs до SNR 1 D[1], 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[4]; её продолжение показывает когерентные осцилляции чётности лишь с ограниченной защитой D[5]. Легг оспаривает само наличие щели в считываемых областях D[6]. Ошибку в 1% никто не воспроизвёл.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Создали метод; применяют на каждом тетронном приборе | D[1] |
| QuTech | исследования | Нидерланды | Независимое считывание чётности и когерентный кубит чётности на проводах InSb, выращенных в Эйндховене | D[4] |
| DARPA | инвестор | США | Финансирует единственного промышленного пользователя; финальная стадия US2QC с 2025-02-06 | G |
Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · финальная стадия US2QC Validation & Co-Design · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено G. 2026-01-23 · Microsoft · Quantum Pioneers Program, считывание — одна из тем конкурса · ≤ USD 200,000 на заявку · объявлено PG.
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.
ИС и стандарты. Дисперсионное затворное детектирование 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[8]. 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.
Открытая ниша: Повторный вывод зависимости ошибки отнесения от времени интегрирования по опубликованным трассам, с разделением неточности и отравления, — это QCVV-упражнение на открытых данных.
Прогноз 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. Лучший случай — считывание перестаёт быть открытой переменной; худший — τ на совместной петле остаётся в десятках µs. Открытые вопросы: работает ли мультиплексированное считывание множества тетронов; воспроизводим ли 1% вне приборов Microsoft.
Источники
[1] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[2] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — tetron parity lifetimes and continuous dispersive readout — arXiv:2507.08795 — 2025-07 — https://arxiv.org/abs/2507.08795
[3] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[4] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft, TU Eindhoven, CSIC) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[5] Zatelli, Roovers, van Loo et al. (QuTech/TU Delft) — "Majorana parity qubit in coupled minimal Kitaev chains" — arXiv:2607.09511 — 2026-07-10 — https://arxiv.org/abs/2607.09511
[6] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[7] APS Physics — coverage of the Microsoft parity-readout paper, including Nature's editor's note P — 2025 — https://physics.aps.org/articles/v18/57
[8] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[9] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Открытые пункты верификации
Средний SNR ~1.2 за µs и выражение для ошибки отнесения взяты из полного текста [2] на arXiv, а не из проверенного резюме отчёта; тот же текст 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 никогда не измерялась напрямую, а только выводилась косвенно. Ни мультиплексированное считывание множества тетронов, ни объём НИОКР-расходов конкретно на считывание публично не раскрыты.
Erasure-adapted codes
Surface and block codes decoded with located-error flags; thresholds 4–10% and Λ ≈ 27 in simulation, 1.7–1.9× gains in hardware.
Verdict. Theory promises Λ ≈ 27 and 4–10% thresholds; hardware shows only 1.7–1.9× from erasure information and no erasure-decoded superconducting code. Confirm if a d=3→5 erasure-decoded memory reports Λ ≥ 3 by end-2027; demote otherwise.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An erasure-adapted code is a stabiliser code whose decoder takes, besides the syndrome, a per-qubit flag saying "this qubit was lost or left the code space here", with layout and schedule chosen for a channel in which located errors dominate. A located error removes the which question and leaves only the what, so the surface code fails only when erasures percolate — a 50% code-capacity threshold set by square-lattice bond percolation S[7], against 18.9(3)% for depolarising noise S[2] — and its distance against erasures is d rather than ⌈d/2⌉. Maximum-likelihood erasure decoding is linear-time peeling on a spanning forest S[8]; Union-Find extends it to Pauli errors in O(n α(n)) S[9]. The hardware turn came in 2022: 98% of ¹⁷¹Yb errors convertible, lifting the circuit-level surface-code threshold from 0.937% to 4.15% S[1], and dual-rail transmons, where at 1% erasure the code tolerates 0.51% Pauli error, 5.2× the standard figure S[2]; the first full loss-correction cycle had run on five trapped ions in 2020 D[16]. The flags belong to the Mid-circuit erasure check brief (layer 6); this brief covers what the code does with them.
Coordinates (graph record; legend: a affinity natural↔fabricated; b time, deterministic/heralded entangling; c readout; d mobility; e control @ placement; f error structure; g manufacturing):
- a = 0.5 — carrier-agnostic; one decoder serves atoms and transmons.
- b = no time or entangling of its own.
- c = none — it consumes the check's flag.
- d = static.
- e = no control modality, no placement.
- f = erasure — located loss dominant, small Pauli residual.
- g = none — layout and software.
Rank 3 of 96; a hub reaching the neutral-atom and superconducting families; its off-diagonal cell pairs a fabricated carrier with an erasure error structure.
Physics & limits
The gain has three parts, each taxed. Threshold: the converted fraction sets it. Wu's 4.15% assumes 98% conversion S[1]; measured fractions are 56(4)% of single-qubit and ≈33% of two-qubit errors on ¹⁷¹Yb D[37] and 38(6)% of Princeton's CZ error D[12], so the realised threshold sits between the Pauli and erasure limits; biased-erasure XZZX codes lift the ceiling to 8.2%, hybrid-fusion to 10.3% S[3]. Checks are not free: each exposes the qubit to T₁, and erasure qubits win only when the check is short against the cycle S[5]; with false positives and negatives the threshold stays at least twice the Pauli value and the effective distance roughly doubled S[6]. Erasures spread through gates, and a missed erasure re-enters as leakage, the error the surface code handles worst S[4]. The idealised ceiling is Quantum Circuits' simulation: ancilla erasure 0.4%, data erasure 0.1%, dephasing 0.04/0.01/0.01% and perfect checks delayed to the end of each round give Λ ≈ 27 per distance step against Λ ≈ 14 for 0.1% depolarising noise S[17]; Google's hardware surface code sits at Λ = 2.14(2) D[20]. The bias behind such numbers is ≈40:1 — 6×10⁻³ erasure against 1.6×10⁻⁴ Pauli per operation S[2] — matching AWS's measured 42(1) D[18] G. What moves the floor: conversion under two-qubit gates, the false-negative rate, check time, and decoders that use delayed loss information so no mid-circuit check is needed S[11].
Engineering state of the art
Best demonstrated, atoms: Harvard/MIT/QuEra's surface code on up to 448 atoms, 2.14(13)× below threshold in a four-round characterisation circuit, loss information plus machine-learning decoding giving 1.73(13)× over conventional decoding D[14]; Princeton's [[4,2,2]] block, whose logical decay slows 1.9(4)× with erasure flags in the decoder D[12]; Microsoft/Atom Computing's 24 logical qubits in 48 atoms with 1.8 lost atoms corrected per run D[15]. Superconductors: no erasure-decoded code has run on dual-rail hardware as of 3 Sep 2026; the largest erasure-encoded circuits are SUSTech's four dual-rail transmons at 98.8% logical Bell fidelity D[19] G and Quantum Circuits' 8-qubit Seeker, error-detecting only C[32] C · 2024-11-19">G. Typical at scale: only the Harvard and Microsoft machines decode with loss flags above 100 atoms.
| Year | Figure | Who | Tag | Src |
|---|---|---|---|---|
| 2009 | 50% loss threshold (bond percolation) | Stace/Barrett/Doherty | S | [7] |
| 2022-01 | Threshold 0.937% → 4.15% at 98% conversion | Princeton/Yale | S | [1] |
| 2022-08 | Dual-rail: 0.51% Pauli tolerated at 1% erasure, 5.2× | AWS | S | [2] |
| 2023-02 | XZZX biased erasure 8.2%; hybrid-fusion 10.3% | Yale/Princeton | S | [3] |
| 2024-11 | 24 logical in 48 atoms; 1.8 lost atoms corrected per run | Microsoft/Atom | D | [15] |
| 2025-06 | [[4,2,2]] decay 1.9(4)× slower with erasure flags | Princeton | D | [12] |
| 2025-06 | 2.14(13)× below threshold; loss info + ML 1.73(13)× | Harvard/QuEra | D | [14] |
| 2026-08 | Λ ≈ 27 vs 14, structured dual-rail noise, perfect checks | QCI/D-Wave | S | [17] |
Dominant error term today: on atoms the unconverted two-qubit error, ≈62–67% of CZ error D[12][37]; on dual-rail the ancilla's erasure per CZ, 0.400(4)%, and check dead time D[17] G; on both, a false-negative tail nobody has counted over many rounds.
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing is fabricated for the code; its burden lands on the hardware it selects. Dual-rail asks for two good transmons or two cavities per site — a yield-squared problem — plus an ancilla per cavity pair S[23], hence Quantum Circuits' hand-assembled 8 → 17 → 49 → 181 plan R[33] G. Alkaline-earth atoms add no hardware but cost single-qubit fidelity in the metastable manifold, 99.12(4)% against 99.968(3)% in the ground state of JILA's device D[38]. The decoder is the code's only artefact: Union-Find on a Xilinx VCU129 decodes d = 21 at 11.5 ns per round under 0.1% phenomenological noise D[22]; erasure input is native to Union-Find S[9] but no FPGA benchmark with erasure flags is published; Stim exposes HERALDED_ERASE P[31]. Unit cost: 2× physical qubits per site on dual-rail, against Quantum Circuits' claim of 10–20 physical per logical instead of ≈200 C[32]. Export control: the BIS rule of 2024-09-06 G[28] G controls computers of ≥34 qubits (4A906), software "specially designed" for developing or producing controlled qubit and control devices (4D906) and the related technology (4E906); a decoder shipped as firmware for a controlled control system falls inside 4D906.
Control, readout & I/O burden
The code adds one bit per qubit per cycle to the syndrome stream and a decision: reset and re-entangle the erased qubit before the next round, or defer. On dual-rail that is feed-forward within ≈1 µs (0.50 µs gate, 0.38 µs check) D[17][18]; on atoms a camera frame and a reload, ≈1 ms D[14]. Delayed-erasure decoding S[11] and superchecks D[14] remove the mid-circuit branch at the price of correlated decoding. Walls: at 10³ the wall is the hardware's; at 10⁴ the decoder must absorb ≈10⁴ flags plus syndromes per microsecond — 10 Gbit/s, within FPGA reach D[22] but untested with erasures; at 10⁶ dual-rail means 2×10⁶ transmons, and on atoms the frame budget of the Mid-circuit erasure check brief applies unchanged.
Role in the stack
Two paths: superconducting dual-rail erasure (D-Wave/Quantum Circuits, AWS, SUSTech) and alkaline-earth neutral atoms (Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech). The code requires the mid-circuit erasure check's flags, provides logical qubits to nothing yet registered downstream, and replaces the Pauli-decoded surface code. The price of switching is hardware, not software: 2× physical qubits and a check per cycle on dual-rail, the metastable fidelity tax on atoms, plus a decoder that weights erased edges to zero. It conflicts with nothing formally but competes with IBM's qLDPC memory for the same G4 budget RG. Hub reading: the atom and superconducting camps share one artefact, the decoder. Off-diagonal reading: a fabricated carrier with an erasure error structure is genuine on dual-rail; atoms bring erasure as a natural carrier and sit on the diagonal. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path: 2.8 µs on dual-rail (gate-limited, four 0.5 µs layers over the 0.40 µs check), 1.3 ms on atoms (transport); the code rides on the host code's d₂ and adds no term. Neighbouring slots: erasure-adapted qLDPC codes (no demonstration found), the cold-stage decoder, and, one column over, photonic fusion-based computation at 10.4% tolerated loss per fusion S[21], where Xanadu reports loss 24.1× above threshold in 2026 RG.
Verification (QCVV)
Headline numbers are logical decay rates versus hold time decoded with and without flags (Princeton) D[12], or detected-error ratios between distances in a four-round circuit (Harvard's 2.14(13)×) D[14]; simulated Λ comes from Stim-style circuit noise with an assumed bias S[17]. Not captured: post-selection — Princeton's teleportation fidelities, 0.771(9) → 0.802(8), are conditioned on trivial syndromes and a flag D[12]; four rounds are not a memory over 10⁵ rounds; the Λ ≈ 27 simulation assumes perfect checks, no false negatives, no check-induced dephasing S[17]; nobody reports survival beside Λ. Independent replications: Harvard/QuEra D[14], Microsoft/Atom D[15], Princeton D[12]; theory from AWS S[2][4][5], Yale S[3][6], Duke S[10]. Conflicts: (i) the [[4,2,2]] gain is 1.9(4)× in arXiv v1 and v2 (2026-06-23) D[12] but 3.6× in the technology graph from the Nature Physics text D[13] G; the published text is paywalled and 1.9(4)× is used. (ii) 98% conversion S[1] against 38–56% measured D[12][37]. (iii) Λ ≈ 27 S[17] against Λ = 2.14(2) on the best Pauli-decoded hardware D[20] — a simulation-to-hardware gap.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What it does with erasure-adapted codes | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits (D-Wave unit) | developer | US | Dual-rail cavity qubits; Λ ≈ 27 simulation; 17-qubit system due 2026 | D[17] C[26] |
| AWS Center for Quantum Computing | developer | US | Dual-rail transmon theory and hardware; check-schedule optimisation | S[2][5] D[18] |
| Yale University | research | US | Biased-erasure XZZX codes; imperfect-check theory; C2QA partner | S[3][6] G[25] |
| Princeton University | research | US | ¹⁷¹Yb erasure conversion; first erasure-decoded logical qubit | S[1] D[12] |
| Harvard University | research | US | Loss-aware surface-code decoding on 448 atoms; delayed-erasure decoder | D[14] S[11] |
| QuEra Computing | developer | US | Libra 2028, >256 logical at 10⁻⁶; QBI Stage B | R[27] G |
| Atom Computing | developer | US | ¹⁷¹Yb machines; loss correction with Microsoft's decoder; Magne | D[15] G |
| Google Quantum AI | developer | US | Stim HERALDED_ERASE; Pauli-decoded baseline Λ = 2.14; atom track since 2026-03 | P[31] D[20] G |
| Caltech | research | US | ⁸⁸Sr erasure conversion; erasure-code theory | D[36] S[4] |
Money.
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · Series B close · >60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia, Hither Creek · ≈84 M cumulative per trade press · closed P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-11-04 · US DOE · NQISRC renewal, C2QA (Brookhaven/Yale) · 125 M of 625 M over up to five years · programme · awarded G[24][25]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · up to $15 M each · Atom Computing, QuEra among eleven; no dual-rail vendor · official G[35] G
- 2026-01-07 · D-Wave · acquires Quantum Circuits · 550 M (300 M stock + $250 M cash) · closed 2026-01-19/20 C[34] G
- 2026-05-21 · D-Wave; Atom Computing · US DoC CHIPS letters of intent · $100 M each · LOI G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M · Third Point · >300 M cumulative · closed G
- 2026-08-06 · D-Wave · Q2-2026 results · revenue 3.1 M, cash 546.2 M; $1.57 M NSF grant for gate-model work · reported C[26] G
Market & supply chain. Nobody sells an erasure-adapted code; the decoders are open-source (Stim, PyMatching, Union-Find) P[31] and the FPGA implementations academic D[22], so the money is in the hardware overhead: two transmons or two cavities plus an ancilla per site, or a metastable manifold and a camera. Concentration risk is the dual-rail readout chain and refrigerators, BIS-listed G[28]; on atoms, the ¹⁷¹Yb/⁸⁸Sr laser set. G3 and G4 buy the full code; G2 and G1 pay today for erasure detection as post-selection (Seeker C[32], Caltech's excised Rydberg simulator D[36]); G5–G7 do not pay.
IP & standards. Amazon Technologies US 11,748,652 B1, heralded amplitude-damping decay for QEC (Kubica, Retzker; granted 2023-09-05) G[29] G; Yale US 12,288,135, asymmetric-error-channel ancilla (granted 2025-04-29) G[30]; Quantum Circuits' cavity families sit with D-Wave. No Princeton or Harvard erasure patent surfaced in the searches run; no database count found. No standard; Stim's HERALDED_ERASE P[31] is the de-facto interface; D-Wave announced a forthcoming gate-model simulator for "error-aware programming" C[26].
Roadmaps & track record.
- D-Wave: promised 2026-01-07 · first dual-rail system in 2026 · not delivered as of 2026-09-03; restated 2026-08-06 as a 17-qubit system with logical error 2× below physical in 2026 C[34][26].
- D-Wave: promised 2026-06-01 · 49 qubits / 20× (2027), 181 / 2,000× (2028), 10 logical (2030), 100 logical (2032), Λ = 10 · pending R[33] G.
- QuEra: promised 2024-01 · 100 logical qubits in 2026 · missed; restated 2026-06-15 as Libra, >256 logical at 10⁻⁶ in 2028 R[27] G.
- Atom Computing/Microsoft: promised 2025-07-17 · Magne, 50 logical qubits, delivery around the turn of 2026/27 · pending G.
Credibility: Quantum Circuits/D-Wave publish the physics and miss the dates; Harvard/QuEra deliver papers on schedule, roadmaps late; Microsoft/Atom on schedule, silent on the code; AWS publishes and promises nothing; Princeton delivers each step of its 2022 proposal S[1], smaller than promised.
Strategic reading. If erasure-adapted codes reach Λ ≥ 5 on hardware, the winners own erasure-native qubits at scale — D-Wave's cavity line, AWS's transmon pairs, the ¹⁷¹Yb camp (Atom Computing, Google's atom track) — and the decoder becomes a commodity; the losers are Pauli-only roadmaps buying Λ with fidelity alone (Google's superconducting line, IBM's qLDPC) and rubidium vendors without a metastable manifold. Substitution runs both ways: delayed-erasure decoding S[11] and superchecks D[14] give atoms most of the gain without erasure-native qubits; qutrit erasure encodings would strip the 2× overhead from transmons. Bargaining power sits with platform vendors; decoder authors have none.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company could plug in at the decoder's input: a survival-corrected Λ benchmark reporting logical error, post-selection fraction and false-negative leakage together, run on Stim circuits with HERALDED_ERASE for dual-rail and atom groups alike; the SFQ angle is a cold-stage Union-Find front end clustering erased edges at zero weight before the syndrome leaves the fridge.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: any group decodes a d = 3 → 5 memory with erasure flags over ≥ 10 rounds and reports Λ ≥ 3 with survival; D-Wave's 17-qubit system shows logical error 2× below physical by mid-2027 C[26]; a dual-rail simulation with measured false negatives and check dephasing still returns Λ ≥ 10; atom conversion under two-qubit gates passes 70%. Demote if end-2027 arrives with erasure decoding worth < 2× on every platform. Best case by 2029: dual-rail memories at Λ ≈ 5–10 with 100–200 qubits and Yb machines running loss-aware codes by default. Worst case: a decoder option worth 1.7–1.9× while Pauli-decoded transmons reach Λ ≈ 3–4 without it.
Open questions: (1) what is Λ once false negatives accumulate as leakage over 10³ rounds? (2) does the 40:1 bias survive parallel gates on shared readout lines? (3) can the metastable fidelity tax on Yb be removed? (4) is an erasure-adapted qLDPC code with a fast decoder possible? Watch: D-Wave's 2026 delivery, AWS's next multi-qubit paper, Google/Kaufman's Yb results.
Sources
[1] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[2] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: Overcoming the T1 limit in superconducting circuits · Phys. Rev. X 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[3] Sahay, K., Jin, J., Claes, J., Thompson, J. D., Puri, S. · High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors · Phys. Rev. X 13, 041013 (arXiv:2302.03063) · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.03063
[4] Gu, S., Retzker, A., Kubica, A. · Fault-tolerant quantum architectures based on erasure qubits · Phys. Rev. Research 7, 013249 (arXiv:2312.14060) · 2023-12-21 · https://arxiv.org/abs/2312.14060
[5] Gu, S., Vaknin, Y., Retzker, A., Kubica, A. · Optimizing quantum error-correction protocols with erasure qubits · PRX Quantum 6, 040354 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/985g-58gd
[6] Chang, K., Singh, S., Claes, J., Sahay, K., Teoh, J., Puri, S. (Yale / Quantum Circuits) · Surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[7] Stace, T. M., Barrett, S. D., Doherty, A. C. · Thresholds for topological codes in the presence of loss · Phys. Rev. Lett. 102, 200501 (arXiv:0904.3556) · 2009-04 · https://arxiv.org/abs/0904.3556
[8] Delfosse, N., Zémor, G. · Linear-time maximum likelihood decoding of surface codes over the quantum erasure channel · Phys. Rev. Research 2, 033042 (arXiv:1703.01517) · 2017-03 · https://arxiv.org/abs/1703.01517
[9] Delfosse, N., Nickerson, N. H. · Almost-linear time decoding algorithm for topological codes · Quantum 5, 595 (arXiv:1709.06218) · 2017-09 · https://arxiv.org/abs/1709.06218
[10] Kang, M., Campbell, W. C., Brown, K. R. · Quantum error correction with metastable states of trapped ions using erasure conversion · PRX Quantum 4 (arXiv:2210.15024) · 2023-07-03 · https://arxiv.org/abs/2210.15024
[11] Baranes, G., Cain, M., Bonilla Ataides, J. P., Bluvstein, D., Sinclair, J., Vuletić, V., Zhou, H., Lukin, M. D. (Harvard) · Leveraging atom loss errors in fault tolerant quantum algorithms · Phys. Rev. X 16, 011002 (arXiv:2502.20558) · 2025-02-27 · https://arxiv.org/abs/2502.20558
[12] Zhang, B. et al. (Princeton / Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · arXiv:2506.13724 v2 · 2026-06-23 · https://arxiv.org/html/2506.13724
[13] Zhang, B. et al. (Princeton / Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · Nature Physics 22, 910–916 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[14] Bluvstein, D. et al. (Harvard / MIT / QuEra) · A fault-tolerant neutral-atom architecture for universal quantum computation (arXiv: Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer) · Nature 649, 39–46 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[15] Reichardt, B. W. et al. (Microsoft / Atom Computing) · Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor · arXiv:2411.11822 (v3 2025-06-09) · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11822
[16] Stricker, R. et al. (University of Innsbruck) · Experimental deterministic correction of qubit loss · Nature 585, 207–210 (arXiv:2002.09532) · 2020-09-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2667-0
[17] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47–53 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[18] Hung, J. S.-C. et al. (AWS Center for Quantum Computing) · Fast, high-fidelity erasure detection of dual-rail qubits with symmetrically coupled readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[19] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[20] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920–926 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[21] Bartolucci, S. et al. (PsiQuantum) · Fusion-based quantum computation · Nature Communications 14, 912 (arXiv:2101.09310) · 2021-01-22 · https://arxiv.org/abs/2101.09310
[22] Liyanage, N., Wu, Y., Deters, A., Zhong, L. (Yale) · Scalable quantum error correction for surface codes using FPGA · arXiv:2301.08419 · 2023-01-20 · https://arxiv.org/abs/2301.08419
[23] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120, e2221736120 (arXiv:2212.12077) · 2023-10-17 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[24] G US Department of Energy · Energy Department Announces $625 Million to Advance the Next Phase of National Quantum Information Science Research Centers · energy.gov · 2025-11-04 · https://www.energy.gov/articles/energy-department-announces-625-million-advance-next-phase-national-quantum-information
[25] G Brookhaven National Laboratory · DOE Renews Brookhaven Lab-led Quantum Research Center (C2QA, $125 M over five years) · BNL newsroom · 2025-11-04 · https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=122687
[26] C D-Wave Quantum · D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[27] C QuEra Computing · QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer (Libra) and Expanded Multi-Year Strategic Collaboration with AWS · company press release · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[28] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners (ECCNs 4A906, 4D906, 4E906) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[29] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker) · patent, filed 2021-12-10 · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[30] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University · patent, filed 2019-06-28 · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[31] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE, HERALDED_PAULI_CHANNEL_1 · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
[32] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[33] P The Quantum Insider · D-Wave's New Gate-Model Roadmap Puts Pin in 2032 for 100-Logical-Qubit System · trade press · 2026-06-01 · https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/
[34] C D-Wave Quantum · D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[35] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[36] Scholl, P. et al. (Caltech) · Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator · Nature 622, 273 (arXiv:2305.03406) · 2023-05-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[37] Ma, S. et al. (Princeton) · High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit · Nature 622, 279 (arXiv:2305.05493) · 2023-10-11 · https://arxiv.org/abs/2305.05493
[38] Lis, J. W. et al. (JILA) · Mid-circuit operations using the omg-architecture in neutral atom arrays · Phys. Rev. X 13, 041035 (arXiv:2305.19266) · 2023-05-30 · https://arxiv.org/abs/2305.19266
Open verification items
- [[4,2,2]] erasure-information gain: 1.9(4)× in arXiv:2506.13724 v1 and v2 (2026-06-23) D[12] versus 3.6× in the technology graph from Nature Physics 22, 910 D[13]; published text paywalled; 1.9(4)× used.
- Gu, Retzker, Kubica S[4]: thresholds published as surfaces, not single values; qualitative result only.
- Kang, Campbell, Brown S[10]: PRX Quantum 4 (2023) article number not confirmed.
- No Princeton or Harvard erasure patent family found in two patent searches; absence not proven.
- planqc's and Google's neutral-atom species not confirmed from accessible sources; neither is claimed.
- FPGA decoding with erasure flags: no published benchmark; 11.5 ns per round D[22] is for phenomenological noise.
- Cost or energy per logical qubit: unpublished by every actor.
- D-Wave's "$1.57 million in NSF funding for gate-model development" C[26]: award not identified.
Коды, адаптированные к стиранию (erasure)
Поверхностные и блочные коды, декодируемые с флагами локализованных ошибок; пороги 4–10% и Λ ≈ 27 в моделировании, выигрыш 1.7–1.9× на оборудовании.
Вердикт. Теория обещает Λ ≈ 27 и пороги 4–10%; оборудование даёт лишь 1.7–1.9× от информации о стираниях, и ни одного сверхпроводникового кода со стирающим декодированием не запущено. Подтвердить, если память d=3→5 со стирающим декодированием покажет Λ ≥ 3 до конца 2027 г.; иначе понизить в ранге.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Код, адаптированный к стиранию (erasure), — это стабилизаторный код, декодер которого принимает, помимо синдрома, покубитный флаг вида «этот кубит здесь был потерян или покинул кодовое пространство», причём топология и расписание выбраны под канал, в котором доминируют локализованные ошибки. Локализованная ошибка снимает вопрос где и оставляет только что, поэтому поверхностный код отказывает лишь тогда, когда стирания перколируют, — порог кодовой ёмкости 50%, задаваемый перколяцией по связям квадратной решётки S[7], против 18.9(3)% для деполяризующего шума S[2], — а его расстояние по отношению к стираниям равно d, а не ⌈d/2⌉. Декодирование стираний по максимуму правдоподобия — это линейное по времени «очищение» (peeling) остовного леса S[8]; Union-Find распространяет его на паулиевские ошибки за O(n α(n)) S[9]. Аппаратный поворот произошёл в 2022 г.: 98% ошибок ¹⁷¹Yb конвертируемы, что поднимает схемный порог поверхностного кода с 0.937% до 4.15% S[1], и dual-rail-трансмоны, где при 1% стираний код терпит 0.51% паулиевской ошибки — в 5.2 раза больше стандартной цифры S[2]; первый полный цикл коррекции потерь был проведён на пяти захваченных ионах ещё в 2020 г. D[16]. Сами флаги относятся к справке Внутрисхемная проверка на стирание (слой 6); данная справка описывает, что код с ними делает.
Координаты (по записи графа технологий; легенда: a — сродство природный↔изготовленный; b — время, детерминированное/геральдированное запутывание; c — считывание; d — подвижность; e — управление @ размещение; f — структура ошибок; g — производство):
- a = 0.5 — безразличен к носителю; один декодер обслуживает и атомы, и трансмоны.
- b = собственного времени и собственного запутывания нет.
- c = отсутствует — код потребляет флаг проверки.
- d = статичен.
- e = ни модальности управления, ни размещения.
- f = стирание — доминирует локализованная потеря, малый паулиевский остаток.
- g = отсутствует — топология и программное обеспечение.
Ранг 3 из 96; хаб, достающий до семейств нейтральных атомов и сверхпроводников; его внедиагональная клетка сочетает изготовленный носитель со структурой ошибок типа стирания.
Физика и пределы
Выигрыш складывается из трёх частей, и каждая обложена налогом. Порог: его задаёт доля конвертированных ошибок. 4.15% у Wu предполагают конверсию 98% S[1]; измеренные доли — 56(4)% однокубитных и ≈33% двухкубитных ошибок на ¹⁷¹Yb D[37] и 38(6)% ошибки CZ у Princeton D[12], так что реализуемый порог лежит между паулиевским и стирающим пределами; XZZX-коды со смещённым стиранием поднимают потолок до 8.2%, гибридное слияние (fusion) — до 10.3% S[3]. Проверки не бесплатны: каждая подставляет кубит под T₁, и кубиты стирания выигрывают лишь тогда, когда проверка коротка по сравнению с циклом S[5]; при наличии ложноположительных и ложноотрицательных срабатываний порог остаётся как минимум вдвое выше паулиевского значения, а эффективное расстояние — примерно вдвое большим S[6]. Стирания распространяются через гейты, а пропущенное стирание возвращается как утечка (leakage) — та ошибка, с которой поверхностный код справляется хуже всего S[4]. Идеализированный потолок — моделирование Quantum Circuits: стирание анциллы 0.4%, стирание данных 0.1%, дефазировка 0.04/0.01/0.01% и идеальные проверки, отложенные до конца каждого раунда, дают Λ ≈ 27 на шаг расстояния против Λ ≈ 14 при деполяризующем шуме 0.1% S[17]; аппаратный поверхностный код Google стоит на Λ = 2.14(2) D[20]. Смещение, стоящее за такими цифрами, составляет ≈40:1 — 6×10⁻³ стирания против 1.6×10⁻⁴ паулиевской ошибки на операцию S[2], — что совпадает с измеренными AWS 42(1) D[18] G. Что сдвигает предел: конверсия под двухкубитными гейтами, доля ложноотрицательных срабатываний, время проверки и декодеры, использующие отложенную информацию о потерях, при которых внутрисхемная проверка вообще не нужна S[11].
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее из продемонстрированного, атомы: поверхностный код Harvard/MIT/QuEra на числе атомов до 448, 2.14(13)× ниже порога в четырёхраундовой характеризационной схеме, причём информация о потерях вместе с машинным обучением в декодере даёт 1.73(13)× относительно обычного декодирования D[14]; блок [[4,2,2]] у Princeton, логический распад которого замедляется в 1.9(4)× при подаче флагов стирания в декодер D[12]; 24 логических кубита Microsoft/Atom Computing на 48 атомах с исправлением 1.8 потерянного атома за прогон D[15]. Сверхпроводники: по состоянию на 3 сентября 2026 г. ни один код со стирающим декодированием на dual-rail-оборудовании не запускался; крупнейшие схемы со стирающим кодированием — четыре dual-rail-трансмона SUSTech с точностью (fidelity) логического состояния Белла 98.8% D[19] G и 8-кубитный Seeker от Quantum Circuits, только обнаруживающий ошибки C[32] C · 2024-11-19">G. Типичное на масштабе: с флагами потерь свыше 100 атомов декодируют только машины Harvard и Microsoft.
| Год | Показатель | Кто | Тег | Ист. |
|---|---|---|---|---|
| 2009 | Порог потерь 50% (перколяция по связям) | Stace/Barrett/Doherty | S | [7] |
| 2022-01 | Порог 0.937% → 4.15% при конверсии 98% | Princeton/Yale | S | [1] |
| 2022-08 | Dual-rail: допустима паулиевская ошибка 0.51% при 1% стираний, 5.2× | AWS | S | [2] |
| 2023-02 | XZZX со смещённым стиранием 8.2%; гибридное слияние 10.3% | Yale/Princeton | S | [3] |
| 2024-11 | 24 логических кубита на 48 атомах; 1.8 потерянного атома исправляется за прогон | Microsoft/Atom | D | [15] |
| 2025-06 | Распад [[4,2,2]] в 1.9(4)× медленнее с флагами стирания | Princeton | D | [12] |
| 2025-06 | 2.14(13)× ниже порога; информация о потерях + машинное обучение дают 1.73(13)× | Harvard/QuEra | D | [14] |
| 2026-08 | Λ ≈ 27 против 14, структурированный dual-rail-шум, идеальные проверки | QCI/D-Wave | S | [17] |
Доминирующий член ошибки сегодня: на атомах — неконвертированная двухкубитная ошибка, ≈62–67% ошибки CZ D[12][37]; на dual-rail — стирание анциллы в расчёте на один CZ, 0.400(4)%, и мёртвое время проверки D[17] G; на обоих — хвост ложноотрицательных срабатываний, который никто не пересчитывал на протяжении многих раундов.
Производство, материалы и цепочка поставок
Под сам код ничего не изготавливается; его нагрузка ложится на выбираемое им оборудование. Dual-rail требует двух годных трансмонов или двух резонаторов на узел — задача с выходом годных в квадрате — плюс анциллу на каждую пару резонаторов S[23], отсюда собираемый вручную план Quantum Circuits 8 → 17 → 49 → 181 R[33] G. Щёлочноземельные атомы не добавляют оборудования, но обходятся однокубитной точностью в метастабильном многообразии: 99.12(4)% против 99.968(3)% в основном состоянии на установке JILA D[38]. Единственный артефакт кода — декодер: Union-Find на Xilinx VCU129 декодирует d = 21 за 11.5 нс на раунд при феноменологическом шуме 0.1% D[22]; ввод стираний для Union-Find является родным S[9], но ни одного FPGA-бенчмарка с флагами стирания не опубликовано; Stim предоставляет HERALDED_ERASE P[31]. Удельная цена: вдвое больше физических кубитов на узел на dual-rail — против заявления Quantum Circuits о 10–20 физических кубитах на логический вместо ≈200 C[32]. Экспортный контроль: правило BIS от 2024-09-06 G[28] G контролирует вычислители с ≥34 кубитами (4A906), программное обеспечение, «специально разработанное» для разработки или производства контролируемых кубитных и управляющих устройств (4D906), и связанные технологии (4E906); декодер, поставляемый как прошивка для контролируемой системы управления, попадает под 4D906.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Код добавляет в поток синдромов один бит на кубит за цикл и одно решение: сбросить и заново запутать стёртый кубит до следующего раунда — или отложить. На dual-rail это упреждающее управление (feed-forward) в пределах ≈1 мкс (0.50 мкс гейт, 0.38 мкс проверка) D[17][18]; на атомах — кадр камеры и перезагрузка, ≈1 мс D[14]. Декодирование с отложенным стиранием S[11] и суперпроверки D[14] убирают внутрисхемное ветвление ценой коррелированного декодирования. Стены: на 10³ стена принадлежит оборудованию; на 10⁴ декодер должен поглощать ≈10⁴ флагов плюс синдромы за микросекунду — 10 Гбит/с, что в пределах возможностей FPGA D[22], но не проверено со стираниями; на 10⁶ dual-rail означает 2×10⁶ трансмонов, а на атомах без изменений действует бюджет кадров из справки Внутрисхемная проверка на стирание.
Роль в стеке
Два пути платформы: сверхпроводниковое dual-rail-стирание (D-Wave/Quantum Circuits, AWS, SUSTech) и щёлочноземельные нейтральные атомы (Atom Computing/Microsoft, Princeton, Caltech). Код требует флагов внутрисхемной проверки на стирание, поставляет логические кубиты, ниже по стеку пока никем не востребованные, и замещает поверхностный код с паулиевским декодированием. Цена перехода — аппаратная, а не программная: вдвое больше физических кубитов и одна проверка на цикл на dual-rail, налог на точность в метастабильном многообразии на атомах, плюс декодер, назначающий стёртым рёбрам нулевой вес. Формально он ни с чем не конфликтует, но конкурирует с qLDPC-памятью IBM за один и тот же бюджет G4 RG. Прочтение как хаба: атомный и сверхпроводниковый лагеря разделяют один артефакт — декодер. Внедиагональное прочтение: «изготовленный носитель со структурой ошибок типа стирания» подлинно для dual-rail; атомы приносят стирание как природный носитель и лежат на диагонали. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для пути платформы: 2.8 мкс на dual-rail (ограничен гейтом: четыре слоя по 0.5 мкс поверх проверки на 0.40 мкс), 1.3 мс на атомах (транспорт); код опирается на d₂ несущего кода и своего члена не добавляет. Соседние слоты: коды qLDPC, адаптированные к стиранию (демонстраций не найдено), декодер на холодной ступени и, на столбец в сторону, фотонные вычисления на слияниях с допустимой потерей 10.4% на слияние S[21], где Xanadu в 2026 г. сообщает о потерях в 24.1× выше порога RG.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры — это скорости логического распада как функция времени удержания, декодированные с флагами и без них (Princeton) D[12], либо отношения обнаруженных ошибок между расстояниями в четырёхраундовой схеме (2.14(13)× у Harvard) D[14]; моделируемая Λ получена на схемном шуме в стиле Stim с постулированным смещением S[17]. Не охвачено: постселекция — точности телепортации у Princeton, 0.771(9) → 0.802(8), обусловлены тривиальными синдромами и флагом D[12]; четыре раунда — это не память на 10⁵ раундов; моделирование Λ ≈ 27 предполагает идеальные проверки, отсутствие ложноотрицательных срабатываний и отсутствие вызванной проверкой дефазировки S[17]; выживаемость рядом с Λ не сообщает никто. Независимые воспроизведения: Harvard/QuEra D[14], Microsoft/Atom D[15], Princeton D[12]; теория от AWS S[2][4][5], Yale S[3][6], Duke S[10]. Противоречия: (i) выигрыш [[4,2,2]] равен 1.9(4)× в arXiv v1 и v2 (2026-06-23) D[12], но 3.6× в графе технологий по тексту Nature Physics D[13] G; опубликованный текст закрыт платным доступом, используется 1.9(4)×. (ii) конверсия 98% S[1] против измеренных 38–56% D[12][37]. (iii) Λ ≈ 27 S[17] против Λ = 2.14(2) на лучшем оборудовании с паулиевским декодированием D[20] — разрыв между моделированием и оборудованием.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с кодами, адаптированными к стиранию | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantum Circuits (подразделение D-Wave) | разработчик | США | Резонаторные dual-rail-кубиты; моделирование Λ ≈ 27; 17-кубитная система обещана на 2026 | D[17] C[26] |
| AWS Center for Quantum Computing | разработчик | США | Теория и оборудование dual-rail на трансмонах; оптимизация расписания проверок | S[2][5] D[18] |
| Yale University | исследования | США | XZZX-коды со смещённым стиранием; теория несовершенных проверок; партнёр C2QA | S[3][6] G[25] |
| Princeton University | исследования | США | Конверсия в стирание на ¹⁷¹Yb; первый логический кубит со стирающим декодированием | S[1] D[12] |
| Harvard University | исследования | США | Декодирование поверхностного кода с учётом потерь на 448 атомах; декодер с отложенным стиранием | D[14] S[11] |
| QuEra Computing | разработчик | США | Libra в 2028 г., >256 логических кубитов при 10⁻⁶; QBI Stage B | R[27] G |
| Atom Computing | разработчик | США | Машины на ¹⁷¹Yb; коррекция потерь декодером Microsoft; Magne | D[15] G |
| Google Quantum AI | разработчик | США | HERALDED_ERASE в Stim; базовый уровень Λ = 2.14 при паулиевском декодировании; атомное направление с 2026-03 | P[31] D[20] G |
| Caltech | исследования | США | Конверсия в стирание на ⁸⁸Sr; теория кодов со стиранием | D[36] S[4] |
Деньги.
- 2024-08-15 · Quantum Circuits · закрытие раунда Series B · >60 M · ARCH, F-Prime, Sequoia, Hither Creek · ≈84 M суммарно по данным отраслевой прессы · закрыт P — do not sum the two as if disjoi · 2024-08-15">G
- 2025-11-04 · US DOE · продление NQISRC, C2QA (Brookhaven/Yale) · 125 M из 625 M на срок до пяти лет · программа · присуждено G[24][25]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · до $15 M на каждую · Atom Computing и QuEra в числе одиннадцати; ни одного поставщика dual-rail · официально G[35] G
- 2026-01-07 · D-Wave · приобретает Quantum Circuits · 550 M (300 M акциями + $250 M деньгами) · сделка закрыта 2026-01-19/20 C[34] G
- 2026-05-21 · D-Wave; Atom Computing · письма о намерениях US DoC CHIPS · по $100 M каждой · LOI G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M · Third Point · суммарно >300 M · закрыт G
- 2026-08-06 · D-Wave · результаты Q2-2026 · выручка 3.1 M, денежные средства 546.2 M; грант NSF $1.57 M на работы по вентильной модели · отчёт C[26] G
Рынок и цепочка поставок. Код, адаптированный к стиранию, никто не продаёт; декодеры имеют открытый исходный код (Stim, PyMatching, Union-Find) P[31], а FPGA-реализации академические D[22], так что деньги лежат в аппаратных накладных расходах: два трансмона или два резонатора плюс анцилла на узел либо метастабильное многообразие и камера. Риск концентрации — тракт считывания dual-rail и рефрижераторы, внесённые в списки BIS G[28]; на атомах — лазерный комплект для ¹⁷¹Yb/⁸⁸Sr. Полный код покупают G3 и G4; G2 и G1 уже сегодня платят за обнаружение стираний как за постселекцию (Seeker C[32], ридберговский симулятор Caltech с исключением событий D[36]); G5–G7 не платят.
ИС и стандарты. Amazon Technologies US 11,748,652 B1, геральдирование распада амплитудного затухания для QEC (Kubica, Retzker; выдан 2023-09-05) G[29] G; Yale US 12,288,135, анцилла с асимметричным каналом ошибок (выдан 2025-04-29) G[30]; резонаторные патентные семейства Quantum Circuits принадлежат D-Wave. Ни одного патента Princeton или Harvard по стиранию проведённые поиски не выявили; подсчёта по базам данных не найдено. Стандарта нет; инструкция HERALDED_ERASE в Stim P[31] служит де-факто интерфейсом; D-Wave объявила о готовящемся симуляторе вентильной модели для «программирования с учётом ошибок» C[26].
Дорожные карты и послужной список.
- D-Wave: обещано 2026-01-07 · первая dual-rail-система в 2026 г. · не поставлена по состоянию на 2026-09-03; переформулировано 2026-08-06 как 17-кубитная система с логической ошибкой в 2× ниже физической в 2026 г. C[34][26].
- D-Wave: обещано 2026-06-01 · 49 кубитов / 20× (2027), 181 / 2,000× (2028), 10 логических (2030), 100 логических (2032), Λ = 10 · в ожидании R[33] G.
- QuEra: обещано 2024-01 · 100 логических кубитов в 2026 г. · сорвано; переформулировано 2026-06-15 как Libra, >256 логических кубитов при 10⁻⁶ в 2028 г. R[27] G.
- Atom Computing/Microsoft: обещано 2025-07-17 · Magne, 50 логических кубитов, поставка на рубеже 2026/27 гг. · в ожидании G.
Достоверность: Quantum Circuits/D-Wave публикуют физику и срывают сроки; Harvard/QuEra выдают статьи по графику, а дорожные карты — с опозданием; Microsoft/Atom идут по графику, но о коде молчат; AWS публикует и ничего не обещает; Princeton выполняет каждый шаг своего предложения 2022 г. S[1], но в меньшем масштабе, чем обещал.
Стратегическое прочтение. Если коды, адаптированные к стиранию, выйдут на Λ ≥ 5 на оборудовании, победителями окажутся владельцы кубитов, изначально приспособленных к стиранию и работающих на масштабе, — резонаторная линия D-Wave, трансмонные пары AWS, лагерь ¹⁷¹Yb (Atom Computing, атомное направление Google), — а декодер станет общедоступным товаром; проигравшими — чисто паулиевские дорожные карты, покупающие Λ одной лишь точностью (сверхпроводниковая линия Google, qLDPC у IBM), и поставщики рубидиевых машин без метастабильного многообразия. Замещение работает в обе стороны: декодирование с отложенным стиранием S[11] и суперпроверки D[14] дают атомам бо́льшую часть выигрыша без кубитов, изначально приспособленных к стиранию; кутритные кодирования стирания сняли бы с трансмонов двукратные накладные расходы. Переговорная сила — у поставщиков платформ; у авторов декодеров её нет.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ могла бы встроиться на входе декодера: бенчмарк Λ с поправкой на выживаемость, сообщающий вместе логическую ошибку, долю постселекции и утечку от ложноотрицательных срабатываний, исполняемый на схемах Stim с HERALDED_ERASE одинаково для dual-rail- и атомных групп; со стороны SFQ — фронтенд Union-Find на холодной ступени, кластеризующий стёртые рёбра с нулевым весом ещё до того, как синдром покинет криостат.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если: какая-либо группа декодирует память d = 3 → 5 с флагами стирания на ≥ 10 раундах и сообщит Λ ≥ 3 вместе с выживаемостью; 17-кубитная система D-Wave покажет логическую ошибку в 2× ниже физической до середины 2027 г. C[26]; моделирование dual-rail с измеренными ложноотрицательными срабатываниями и дефазировкой от проверок всё равно даст Λ ≥ 10; атомная конверсия под двухкубитными гейтами превысит 70%. Понизить в ранге, если конец 2027 г. наступит, а стирающее декодирование будет стоить < 2× на каждой платформе. Лучший сценарий к 2029 г.: dual-rail-памяти при Λ ≈ 5–10 на 100–200 кубитах и машины на Yb, по умолчанию исполняющие коды с учётом потерь. Худший сценарий: опция декодера ценой 1.7–1.9×, тогда как трансмоны с паулиевским декодированием достигают Λ ≈ 3–4 без неё.
Открытые вопросы: (1) какова Λ, когда ложноотрицательные срабатывания накопятся как утечка за 10³ раундов? (2) сохранится ли смещение 40:1 при параллельных гейтах на общих линиях считывания? (3) можно ли снять налог на точность в метастабильном многообразии Yb? (4) возможен ли адаптированный к стиранию код qLDPC с быстрым декодером? Следить за: поставкой D-Wave в 2026 г., следующей многокубитной статьёй AWS, результатами Google/Kaufman по Yb.
Источники
[1] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[2] Kubica, A., Haim, A., Vaknin, Y., Brandão, F., Retzker, A. (AWS) · Erasure qubits: Overcoming the T1 limit in superconducting circuits · Phys. Rev. X 13, 041022 (arXiv:2208.05461) · 2022-08-10 · https://arxiv.org/abs/2208.05461
[3] Sahay, K., Jin, J., Claes, J., Thompson, J. D., Puri, S. · High threshold codes for neutral atom qubits with biased erasure errors · Phys. Rev. X 13, 041013 (arXiv:2302.03063) · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.03063
[4] Gu, S., Retzker, A., Kubica, A. · Fault-tolerant quantum architectures based on erasure qubits · Phys. Rev. Research 7, 013249 (arXiv:2312.14060) · 2023-12-21 · https://arxiv.org/abs/2312.14060
[5] Gu, S., Vaknin, Y., Retzker, A., Kubica, A. · Optimizing quantum error-correction protocols with erasure qubits · PRX Quantum 6, 040354 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/985g-58gd
[6] Chang, K., Singh, S., Claes, J., Sahay, K., Teoh, J., Puri, S. (Yale / Quantum Circuits) · Surface code with imperfect erasure checks · PRX Quantum 6, 040355 · 2025-12-04 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/d1v7-nctj
[7] Stace, T. M., Barrett, S. D., Doherty, A. C. · Thresholds for topological codes in the presence of loss · Phys. Rev. Lett. 102, 200501 (arXiv:0904.3556) · 2009-04 · https://arxiv.org/abs/0904.3556
[8] Delfosse, N., Zémor, G. · Linear-time maximum likelihood decoding of surface codes over the quantum erasure channel · Phys. Rev. Research 2, 033042 (arXiv:1703.01517) · 2017-03 · https://arxiv.org/abs/1703.01517
[9] Delfosse, N., Nickerson, N. H. · Almost-linear time decoding algorithm for topological codes · Quantum 5, 595 (arXiv:1709.06218) · 2017-09 · https://arxiv.org/abs/1709.06218
[10] Kang, M., Campbell, W. C., Brown, K. R. · Quantum error correction with metastable states of trapped ions using erasure conversion · PRX Quantum 4 (arXiv:2210.15024) · 2023-07-03 · https://arxiv.org/abs/2210.15024
[11] Baranes, G., Cain, M., Bonilla Ataides, J. P., Bluvstein, D., Sinclair, J., Vuletić, V., Zhou, H., Lukin, M. D. (Harvard) · Leveraging atom loss errors in fault tolerant quantum algorithms · Phys. Rev. X 16, 011002 (arXiv:2502.20558) · 2025-02-27 · https://arxiv.org/abs/2502.20558
[12] Zhang, B. et al. (Princeton / Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · arXiv:2506.13724 v2 · 2026-06-23 · https://arxiv.org/html/2506.13724
[13] Zhang, B. et al. (Princeton / Yale) · Logical qubits with erasure conversion using metastable neutral atoms · Nature Physics 22, 910–916 · 2026-06-12 · https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0
[14] Bluvstein, D. et al. (Harvard / MIT / QuEra) · A fault-tolerant neutral-atom architecture for universal quantum computation (arXiv: Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer) · Nature 649, 39–46 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[15] Reichardt, B. W. et al. (Microsoft / Atom Computing) · Fault-tolerant quantum computation with a neutral atom processor · arXiv:2411.11822 (v3 2025-06-09) · 2024-11-18 · https://arxiv.org/abs/2411.11822
[16] Stricker, R. et al. (University of Innsbruck) · Experimental deterministic correction of qubit loss · Nature 585, 207–210 (arXiv:2002.09532) · 2020-09-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-020-2667-0
[17] Quantum Circuits / D-Wave Quantum · An entangling gate for dual-rail erasure qubits · Nature 656, 47–53 (arXiv:2503.10935) · 2026-08-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[18] Hung, J. S.-C. et al. (AWS Center for Quantum Computing) · Fast, high-fidelity erasure detection of dual-rail qubits with symmetrically coupled readout · arXiv:2604.16292 · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16292
[19] Huang, W. et al. (SUSTech) · Logical multi-qubit entanglement with dual-rail superconducting qubits · arXiv:2504.12099; Nature Physics 2026, doi:10.1038/s41567-026-03211-9 · 2025-04-16 · https://arxiv.org/abs/2504.12099
[20] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920–926 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[21] Bartolucci, S. et al. (PsiQuantum) · Fusion-based quantum computation · Nature Communications 14, 912 (arXiv:2101.09310) · 2021-01-22 · https://arxiv.org/abs/2101.09310
[22] Liyanage, N., Wu, Y., Deters, A., Zhong, L. (Yale) · Scalable quantum error correction for surface codes using FPGA · arXiv:2301.08419 · 2023-01-20 · https://arxiv.org/abs/2301.08419
[23] Teoh, J. D. et al. (Yale) · Dual-rail encoding with superconducting cavities · PNAS 120, e2221736120 (arXiv:2212.12077) · 2023-10-17 · https://arxiv.org/abs/2212.12077
[24] G US Department of Energy · Energy Department Announces $625 Million to Advance the Next Phase of National Quantum Information Science Research Centers · energy.gov · 2025-11-04 · https://www.energy.gov/articles/energy-department-announces-625-million-advance-next-phase-national-quantum-information
[25] G Brookhaven National Laboratory · DOE Renews Brookhaven Lab-led Quantum Research Center (C2QA, $125 M over five years) · BNL newsroom · 2025-11-04 · https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=122687
[26] C D-Wave Quantum · D-Wave Reports Second Quarter 2026 Results · company press release · 2026-08-06 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/
[27] C QuEra Computing · QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer (Libra) and Expanded Multi-Year Strategic Collaboration with AWS · company press release · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[28] G US Bureau of Industry and Security · Commerce Control List Additions and Revisions: Implementation of Controls on Advanced Technologies Consistent with Controls Implemented by International Partners (ECCNs 4A906, 4D906, 4E906) · Federal Register 2024-19633 · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[29] G USPTO (via Google Patents) · US 11,748,652 B1, Heralding of amplitude damping decay noise for quantum error correction, Amazon Technologies, Inc. (Kubica, Retzker) · patent, filed 2021-12-10 · granted 2023-09-05 · https://patents.google.com/patent/US11748652B1/en
[30] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,288,135, Quantum information processing with an asymmetric error channel, Yale University · patent, filed 2019-06-28 · granted 2025-04-29 · https://patents.justia.com/inventor/shruti-puri
[31] P quantumlib/Stim · Gate reference: HERALDED_ERASE, HERALDED_PAULI_CHANNEL_1 · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
[32] C Quantum Circuits · Quantum Circuits make error-detecting qubits (Aqumen Seeker) · company newsroom · 2024-11-19 · https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/
[33] P The Quantum Insider · D-Wave's New Gate-Model Roadmap Puts Pin in 2032 for 100-Logical-Qubit System · trade press · 2026-06-01 · https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/
[34] C D-Wave Quantum · D-Wave to Acquire Quantum Circuits Inc. · company press release · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[35] G DARPA · Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[36] Scholl, P. et al. (Caltech) · Erasure conversion in a high-fidelity Rydberg quantum simulator · Nature 622, 273 (arXiv:2305.03406) · 2023-05-05 · https://arxiv.org/abs/2305.03406
[37] Ma, S. et al. (Princeton) · High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit · Nature 622, 279 (arXiv:2305.05493) · 2023-10-11 · https://arxiv.org/abs/2305.05493
[38] Lis, J. W. et al. (JILA) · Mid-circuit operations using the omg-architecture in neutral atom arrays · Phys. Rev. X 13, 041035 (arXiv:2305.19266) · 2023-05-30 · https://arxiv.org/abs/2305.19266
Открытые пункты верификации
- Выигрыш [[4,2,2]] от информации о стираниях: 1.9(4)× в arXiv:2506.13724 v1 и v2 (2026-06-23) D[12] против 3.6× в графе технологий по Nature Physics 22, 910 D[13]; опубликованный текст за платным доступом; используется 1.9(4)×.
- Gu, Retzker, Kubica S[4]: пороги опубликованы в виде поверхностей, а не отдельных значений; результат только качественный.
- Kang, Campbell, Brown S[10]: номер статьи в PRX Quantum 4 (2023) не подтверждён.
- Ни одного патентного семейства Princeton или Harvard по стиранию в двух патентных поисках не найдено; отсутствие не доказано.
- Виды атомов, применяемые в нейтрально-атомных установках planqc и Google, по доступным источникам не подтверждены; ни один из них не утверждается.
- FPGA-декодирование с флагами стирания: опубликованных бенчмарков нет; 11.5 нс на раунд D[22] относятся к феноменологическому шуму.
- Стоимость или энергия на логический кубит: не опубликованы ни одним актором.
- Финансирование D-Wave от NSF в размере $1.57 million на разработку вентильной модели C[26]: конкретное присуждение не идентифицировано.
Rotated surface code (+ yoked variants)
Weight-4 CSS stabilizer code on a square lattice; the only code with below-threshold hardware data on three platforms, and the most expensive.
Verdict. The default code because it needs nothing but a static degree-4 lattice; at Λ ≈ 2 it costs 600–1,500 physical per logical. Demote if a qLDPC memory beats it on hardware before end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A CSS stabilizer code: weight-4 X and Z plaquettes on a square lattice, weight-2 on the boundary. The rotated layout — the one everybody builds — puts one logical qubit in d² data and d²−1 measure qubits: a distance-7 patch is 97 physical qubits. Errors show up as pairs of syndrome defects, which a decoder pairs across a three-dimensional matching graph (two space dimensions, d rounds) into a Pauli frame. Lineage: Kitaev's toric code (1997) S[19]; the planar memory and its threshold in Dennis, Kitaev, Landahl and Preskill (2002) S[17]; the rotated d²-qubit layout in Bombín and Martín-Delgado (2007) S[16]; lattice surgery in Horsman et al. (2011) S[20]; the engineering canon in Fowler et al. (2012) S[18]; yoking in Gidney et al. (2023) S[8].
Coordinates from the technology graph (a affinity; b time; c readout; d mobility; e control @ placement; f error structure as the code sees it; g manufacturing): a = 0.5, carrier-agnostic — a layout, not a device, with b and c inherited from the host and e, g none of its own; d = static, patches moving only by lattice surgery; f = Pauli, the defining assumption and the defining weakness, since whatever is not an X/Z flip — leakage, loss, bias, erasure — is discarded information or unmodelled damage. Rank 7 of 96; a hub reaching superconducting, neutral-atom and spin families.
Physics & limits
The code turns a physical error rate p into a logical rate falling exponentially in d, while p sits below a threshold. Λ, the factor by which logical error drops per two distance steps, is the whole economics: at Λ = 2.14 a decade of logical fidelity costs seven distance steps, an order of magnitude in qubits. The threshold is decoder- and noise-dependent: 0.937% under uniform circuit-level depolarizing noise S[13], but 0.55% for Riverlane's unweighted hardware decoder against 0.7% for weighted matching under leakage D[10]. Every quoted Λ describes a decoder as much as a chip.
Three floors are intrinsic. Area and time: a logical qubit is 2d²−1 physical qubits and a logical operation costs d rounds, so from 7.72×10⁻⁴ at d=7 with Λ ≈ 2 D[2], reaching 10⁻⁶ needs d ≈ 25 and over 1,200 physical per logical unless p falls below 10⁻³; at p = 10⁻³ the teraquop footprint is about 1,500 physical per logical plain, 800 with one-dimensional and 600 with two-dimensional yokes S[8], or about 650 plain with correlated matching S[9]. Non-Pauli errors: leakage produces syndromes matching cannot explain, and atom loss is tractable only if the decoder is told where it happened. Correlated bursts: Google sees events roughly hourly pinning a floor near 10⁻¹⁰ irrespective of d D[1]. What moves the floor is error-structure engineering — bias, erasure, leakage removal — exactly what this code discards; yokes move only the constant.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: distance-7 memory at 7.72×10⁻⁴ logical error per cycle on Google's 105-qubit Willow, with reinforcement-learning calibration inside the QEC loop D[2]. Typical at scale: nothing. No vendor sells a surface-code logical qubit; logical two-qubit gates exist only at d=3 D[6]; on atoms the code ran on 448 atoms for four rounds D[5].
| Year | Figure | Who | Tag | Src |
|---|---|---|---|---|
| 2023-02 | d=5 at 2.914(16)%/cycle vs d=3 average 3.028(23)% | D | [3] | |
| 2024-12 | Λ = 2.14 ± 0.02 (d=3→5→7); d=7 at 0.143(3)%/cycle; 2.4(3)× the best physical qubit; 10⁶ cycles at d=5 | Google (Willow) | D | [1] |
| 2025-11 | 448 atoms: 2.14(13)× over d=3→5 in four rounds; loss-aware ML decoding worth 1.73(13)× | Harvard/MIT/QuEra | D | [5] |
| 2025-12 | Local Clustering Decoder under 1 µs/round on FPGA to d=17; 4× qubit saving (d=33→17) under leakage | Riverlane | D | [10] |
| 2025-12 | 107-qubit device below threshold at d=7, Λ = 1.40(6) | USTC | D | [4] |
| 2026-07 | Logical CNOT between two d=3 patches, fidelity 0.643, no post-selection | USTC | D | [6] |
Dominant term: two-qubit gate error, about 40% of the comparable colour-code budget on the same chip D[15], then leakage and readout, then bursts no larger d removes D[1].
Manufacturing, materials & supply chain
The code has no fabrication of its own; it imposes one — a static degree-4 lattice, a measure qubit between every data pair, non-destructive mid-circuit readout on every ancilla, and uniformity, because all 2d²−1 qubits must work. That is a yield problem in d², and why Google patented variants tolerating dead qubits G[25]. Its real supply chain is the decoding chain: Riverlane's decoder takes about 6% of a Xilinx VU19P's logic at d=17 D[10], and that FPGA family is single-source (AMD), as is the GPU alternative (NVIDIA, 3.84 µs round trip over NVQLink G). Cost per logical qubit is unpublished. Export exposure: the US BIS rule of 2024-09-06 G controls quantum computers at a 34-qubit floor with error-rate tiers (4A906) — a distance-5 patch, 49 qubits, clears it — and refrigerators (3A904).
Control, readout & I/O burden
Every cycle measures and resets every ancilla: on Willow, 48 measurement bits per 1.1 µs for a distance-7 patch, roughly 44 Mbit/s of syndrome per logical qubit D[1]. The decoder must consume that stream faster than it arrives or the backlog diverges — sub-microsecond per round in FPGA fabric D[10] against Google's 63 µs mean latency at d=5 in 2024 D[1]. At 10³ qubits the wall is per-qubit wiring; at 10⁴ it is syndrome bandwidth off the fridge, the case for cold-stage predecoding (a cryo-CMOS study claims 3,780× reduction under 0.56 mW at 4 K SS · 2025-12-10">G); at 10⁶ decoding is a datacentre-scale streaming problem sized by syndrome rate, not qubit count.
Role in the stack
Five platform paths carry it: superconducting transmons, alkali neutral atoms, alkaline-earth erasure-native atoms, silicon/germanium quantum-dot spins and donor spins in silicon. It requires only a static nearest-neighbour lattice — the reason it is the default — hosts magic-state factories (cultivation reaches 0.9999(1) at 8% acceptance D[12]) and feeds FPGA and neural decoders D[10][11]. It is replaced by, not composed with, the colour code (better gates, worse slope: Λ₃/₅ = 1.56 on the same chip D[15]), bivariate-bicycle qLDPC codes (288 physical for 12 logical against roughly 3,000 surface-code qubits D[14]) and high-rate transversal codes on movable atoms. It conflicts with cat qubits (an unbiased code wastes the bias), dual-rail encodings (matching discards erasure flags) and destructive detection. Switching costs run both ways: leaving buys a 3–10× overhead cut and demands connectivity the hardware lacks; staying costs 600–1,500 physical per logical S[8]. Hub reading: the one genuinely platform-agnostic code-layer node, which is why a decoder company can exist. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset: 0.65 µs derived on the superconducting path against the measured 1.1 µs cycle, readout and reset two-thirds of it rather than the 25–40 ns gates D[1]; 1.31 ms on atoms, set by transport. Neighbouring empty slots: a decoder inside the fridge, and cross-module patches — no code has run across two modules.
Verification (QCVV)
Λ is a fit of logical error per cycle against d, and three things make it soft. Decoder-conditioned: the same Sycamore data gives 3.028% under tensor-network decoding and 2.901% under AlphaQubit at d=3 D[11][3]. Subset-conditioned: a d=7 patch adds worse qubits to the d=5 set. Duration-conditioned: four-round circuits D[5] never see the drift and burst physics a 10⁶-cycle run does D[1]. Not captured: leakage populations, bursts, reload survival bias, decoder failure in real time. Replicated independently — Google D[1][2], USTC D[4], Harvard/MIT/QuEra D[5].
Conflicts. Λ per two distance steps: 2.14 ± 0.02 (Google, d=3→7) D[1] versus 1.40(6) (USTC) D[4] versus 2.14(13)× (atoms, four rounds, lost on reloading) D[5] — different noise, not different codes, and only Google's survives a million cycles. Threshold: 0.937% S[13] versus 0.55–0.7% under leakage D[10]; budget against the second.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | developer | US | Willow memory to d=7, the d=7 record, AlphaQubit, yoked-code theory | D[1][2][11] S[8] |
| IBM | developer | US | Ran surface codes on Heron; roadmap leaves them for bivariate-bicycle qLDPC on overhead grounds | D[14] G |
| Riverlane | supplier | UK | Only pure-play QEC vendor; Local Clustering Decoder, sub-µs per round on FPGA | D[10] C[22] |
| Harvard/MIT + QuEra | research + developer | US | Surface code on 448 atoms with loss-aware ML decoding | D[5] G |
| USTC, Zhejiang University | research | China | d=7 below threshold; logical CNOT at d=3; 125-qubit lattice surgery | D[4][6][7] |
| NVIDIA, Qblox | suppliers | US, NL | NVQLink and control stacks that close the decode loop in real time | G C[24] |
Money. Nobody funds a code; these are deliverables denominated in surface-code units.
- 2024-05-01 · Riverlane · Horizon Europe EIC Transition grant (SkyTALE, with Qblox) · £2.1 M · awarded C[23]
- 2024-08-06 · Riverlane · Series C · $75 M · Planet First Partners lead, with ETF Partners, EDBI, Cambridge Innovation Capital, Amadeus · closed C[21]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · up to $15 M each, eleven teams; IBM the only transmon vendor, its plan qLDPC G
- 2026-03-12 · Riverlane · roadmap release claims 120 M+ raised and an "85 M" Series C · conflicts with the 2024 release C[22]
- 2026-06-02 · IBM · quantum commitment · >$10 B over five years · announced G
Market & supply chain. The only sellable artefact here is the decoder and its integration; Riverlane is the sole pure-play, claiming over 20 partnerships with makers and national labs C[22]; NVIDIA commoditises the GPU path. Concentration risk is upstream (AMD/Xilinx, NVIDIA, a two-vendor refrigerator market); unit economics are unpublished beyond the 600–1,500 physical per logical every buyer pays S[8]. Only G3 and G4 pay for it.
IP & standards. Google LLC, US 12,518,194, "Surface codes with densely packed gauge operators" (granted 2026-01-06) G[25]; Riverlane Ltd, GB 2641501 A, "Quantum decoder" (published 2025-12-10) G[26]. The code is unpatentable prior art from 1997–2007 S[19][16], so the fight is over decoders and layouts. No standard; the interfaces are open source — Stim, PyMatching, Deltakit P[28].
Roadmaps & track record.
- Google: promised 2023-02 · milestone 3, a "long-lived logical qubit" at 10⁻⁶ · not reached; best 7.72×10⁻⁴ at d=7 D[2] C[27].
- IBM: promised 2025-06-10 · Kookaburra, first qLDPC memory-plus-logic module, in 2026 · not delivered as of 2026-09-03 G.
- Riverlane: promised 2026-03-12 · megaquop before end of decade, gigaquop early 2030s, teraquop from 2033 · pending C[22].
Credibility: Google delivered every milestone it announced, late but real, and alone has numbers surviving a million cycles; IBM executes but has left this code; Riverlane ships peer-reviewed hardware; the atom camp has the best overhead story and the weakest duration data G.
Strategic reading. If the surface code stays the workhorse the winners are whoever makes physical qubits cheap and cycles fast — the superconducting camp — plus a decoder supply chain selling to every platform. The losers are anyone whose case assumed 10² physical per logical: at 600–1,500, a 200-logical-qubit machine is a 10⁵-qubit machine — IBM's stated reason for leaving D[14]. Substitution threats are dated: qLDPC at break-even on trapped ions, transversal codes on movable atoms, erasure-adapted codes. Bargaining power sits with platform vendors, except in real-time decoding, which most would rather buy than build.
Open niche: two entry points. A Λ-reporting standard: today's values are decoder-, subset- and duration-conditioned and not comparable across platforms, so a protocol fixing the decoder, the qubit-selection rule and a minimum run length would be adopted, because everyone must cite someone else's number. And cold-stage syndrome reduction — an SFQ predecoder clustering defects at 4 K and shipping only the residue up the fridge SS · 2025-12-10">G.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: any group reports Λ ≥ 3 over ≥10⁵ cycles; a logical two-qubit gate at d ≥ 5 reaches 99% without post-selection; a patch runs across two modules; yoked patches appear on hardware. Demote if a qLDPC memory beats a surface-code patch at equal qubit count before end-2027. Best case by 2029: a few hundred logical qubits at 10⁻⁶ on 10⁵–10⁶ physical qubits, decoding a commodity — what Starling and Libra assume. Worst case: Λ stays near 2, d ≈ 25 stays the price of 10⁻⁶, and the code survives only as a benchmark. Open questions: (1) does Λ hold above 10³ physical qubits, where crosstalk and drift scale differently? (2) can yoking run on hardware, or does outer-code decoding defeat the real-time budget? (3) how much of the 2026 record is calibration rather than physics, given that RL steering alone moved d=7 from 1.43×10⁻³ to 7.72×10⁻⁴? Watch: Google's next distance step and IBM's Kookaburra.
Sources
[1] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920 (arXiv:2408.13687) · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[2] Google Quantum AI · Reinforcement-learning-steered calibration during quantum error correction (d=7 logical error 7.72×10⁻⁴/cycle) · Nature (arXiv:2511.08493) · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[3] Google Quantum AI · Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit · Nature 614, 676–681 · 2023-02-22 · https://www.nature.com/articles/s41586-022-05434-1
[4] USTC · Below-threshold surface-code memory on a 107-qubit superconducting processor (Λ = 1.40(6)) · Physical Review Letters · 2025-12 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[5] Bluvstein, D. et al. (Harvard/MIT/QuEra) · Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer · Nature 649, 39 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[6] USTC · Logical CNOT between distance-3 surface-code patches · arXiv:2607.01473 · 2026-07 · https://arxiv.org/abs/2607.01473
[7] Zhejiang University · Lattice surgery on a 125-qubit superconducting processor · arXiv:2606.06598 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.06598
[8] Gidney, C., Newman, M., Brooks, P., Jones, C. (Google) · Yoked surface codes · arXiv:2312.04522 · 2023-12-07 · https://arxiv.org/abs/2312.04522
[9] Gidney, C., Jones, C. (Google) · New circuits and an open source decoder for the color code (teraquop footprint 650 for surface codes with correlated matching) · arXiv:2312.08813 · 2023-12-14 · https://arxiv.org/abs/2312.08813
[10] Ziad, A. B., Zalawadiya, A., Topal, C., Camps, J., Gehér, G. P., Stafford, M. P., Turner, M. L. (Riverlane) · Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[11] Bausch, J. et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI) · Learning high-accuracy error decoding for quantum processors (AlphaQubit) · Nature 635, 834–840 · 2024-11-20 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[12] Gidney, C. et al. (Google) · Magic state cultivation (0.9999(1) at 8% acceptance) · arXiv:2512.13908 · 2025-12 · https://arxiv.org/abs/2512.13908
[13] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays (standard surface-code threshold 0.937%) · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[14] Bravyi, S. et al. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory ([[144,12,12]] gross code vs ≈3,000 surface-code qubits for 12 logical) · Nature 627, 778 (arXiv:2308.07915) · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[15] Google Quantum AI · Scaling and logic in the colour code on a superconducting processor (Λ₃/₅ = 1.56) · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[16] Bombín, H., Martín-Delgado, M. A. · Optimal resources for topological two-dimensional stabilizer codes: comparative study (rotated layout) · Physical Review A 76, 012305 (arXiv:quant-ph/0703272) · 2007 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0703272
[17] Dennis, E., Kitaev, A., Landahl, A., Preskill, J. · Topological quantum memory · Journal of Mathematical Physics 43, 4452 (arXiv:quant-ph/0110143) · 2002 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0110143
[18] Fowler, A. G., Mariantoni, M., Martinis, J. M., Cleland, A. N. · Surface codes: towards practical large-scale quantum computation · Physical Review A 86, 032324 (arXiv:1208.0928) · 2012 · https://arxiv.org/abs/1208.0928
[19] Kitaev, A. Yu. · Fault-tolerant quantum computation by anyons · arXiv:quant-ph/9707021 · 1997 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/9707021
[20] Horsman, C., Fowler, A. G., Devitt, S., Van Meter, R. · Surface code quantum computing by lattice surgery · New Journal of Physics 14, 123011 (arXiv:1111.4022) · 2011-11-17 · https://arxiv.org/abs/1111.4022
[21] C Riverlane · Riverlane raises $75 million to meet surging global demand for quantum error correction technology · company press release · 2024-08-06 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[22] C Riverlane · Riverlane publishes QEC Technology Roadmap · company press release · 2026-03-12 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[23] C Riverlane · Riverlane awarded £2.1m by Horizon Europe (EIC Transition, project SkyTALE, with Qblox) · company press release · 2024-05-01 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-awarded-2-1m-by-horizon-europe-to-develop-the-next-generation-of-its-quantum-error-correction-decoder
[24] C Qblox and Riverlane · Qblox and Riverlane demonstrate integration enabling real-time quantum error correction (250 physical / 1 logical, sub-µs feedback) · PR Newswire · 2026-03-17 · https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[25] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,518,194, Surface codes with densely packed gauge operators, Google LLC · patent, filed 2023-11-20 · granted 2026-01-06 · https://patents.justia.com/search?q=%22surface+code%22+quantum+error+correction&company=Google
[26] G UK Intellectual Property Office (via Google Patents) · GB 2641501 A, Quantum decoder, Riverlane Ltd (Ziad, Zalawadiya, Barber, Skorić) · patent application, filed 2024-05-31 · published 2025-12-10 · https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en
[27] C Google · Willow fidelities and the six-milestone roadmap · company blog · 2025-10 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[28] P quantumlib/Stim and Chromobius; oscarhiggott/PyMatching · open-source surface-code simulation and decoding stacks · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
Open verification items
- Riverlane Series C: 75 M in the 2024-08-06 release C[21] versus "85 million in 2024" and "$120 million+" cumulative in the 2026-03-12 roadmap release C[22]; both stated, the 2024 primary figure used.
- Yoked footprints (≈1,500 / ≈800 / ≈600 physical per logical at p = 10⁻³) come from a secondary rendering of arXiv:2312.04522 S[8].
- Bombín and Martín-Delgado (2007) S[16] is cited for the rotated layout on standard attribution; the arXiv abstract page carries no metadata.
- The 10⁶-cycle run's own error floor in the Willow paper D[1] is not quoted here; only d=7, Λ, the 2.4(3)× ratio and the 10⁻¹⁰ burst floor are.
- Cost or energy per logical qubit: unpublished. Riverlane's revenue and contract values: undisclosed.
- The USTC logical-CNOT and Zhejiang lattice-surgery preprints D[6][7] come from the main report's fact-checked list.
Повёрнутый поверхностный код (+ варианты с ярмами)
CSS-стабилизаторный код веса 4 на квадратной решётке; единственный код с подпороговыми аппаратными данными на трёх платформах — и самый дорогой.
Вердикт. Код по умолчанию, поскольку ему не нужно ничего, кроме статической решётки степени 4; при Λ ≈ 2 он стоит 600–1,500 физических кубитов на один логический. Понизить ранг, если до конца 2027 г. qLDPC-память обойдёт его на аппаратуре.
Λ = коэффициент подавления ошибки на один шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
CSS-стабилизаторный код: плакетки X и Z веса 4 на квадратной решётке и веса 2 на границе. Повёрнутая раскладка — та, которую строят все, — размещает один логический кубит в d² информационных и d²−1 измерительных кубитах: участок расстояния 7 — это 97 физических кубитов. Ошибки проявляются парами синдромных дефектов, которые декодер сопоставляет на трёхмерном графе паросочетаний (два пространственных измерения, d раундов) и сводит в кадр Паули. Происхождение: тороидальный код (Kitaev, 1997) S[19]; планарная память и её порог у Dennis, Kitaev, Landahl и Preskill (2002) S[17]; повёрнутая раскладка на d² кубитов у Bombín и Martín-Delgado (2007) S[16]; хирургия решётки у Horsman et al. (2011) S[20]; инженерный канон у Fowler et al. (2012) S[18]; ярма (yoking) у Gidney et al. (2023) S[8].
Координаты из графа технологий (a — сродство; b — время; c — считывание; d — подвижность; e — управление @ размещение; f — структура ошибок в том виде, как её видит код; g — производство): a = 0.5, безразличен к носителю — это раскладка, а не прибор, причём b и c наследуются от принимающей платформы, а собственных e и g у него нет; d = статический, участки перемещаются только хирургией решётки; f = Паули — определяющее допущение и определяющая слабость, поскольку всё, что не является переворотом X/Z (утечка, потеря, смещение, стирание), оказывается либо выброшенной информацией, либо немоделируемым уроном. Ранг 7 из 96; хаб, дотягивающийся до сверхпроводниковых, нейтрально-атомных и спиновых семейств.
Физика и пределы
Код превращает физическую скорость ошибок p в логическую, экспоненциально падающую с ростом d, пока p остаётся ниже порога. Λ — множитель, на который логическая ошибка падает за каждые два шага по расстоянию, — и есть вся экономика: при Λ = 2.14 декада логической точности (fidelity) стоит семи шагов по расстоянию, то есть порядка величины по числу кубитов. Порог зависит и от декодера, и от шума: 0.937% при однородном деполяризующем шуме уровня схемы S[13], но 0.55% для невзвешенного аппаратного декодера Riverlane против 0.7% для взвешенного паросочетания при наличии утечки (leakage) D[10]. Любая приводимая Λ характеризует декодер не меньше, чем кристалл.
Три нижние границы имеют внутреннюю природу. Площадь и время: логический кубит — это 2d²−1 физических кубитов, а логическая операция стоит d раундов, поэтому, отталкиваясь от 7.72×10⁻⁴ при d=7 и Λ ≈ 2 D[2], для выхода на 10⁻⁶ нужны d ≈ 25 и более 1,200 физических кубитов на логический, если только p не опустится ниже 10⁻³; при p = 10⁻³ teraquop-площадь составляет около 1,500 физических на логический в простом варианте, 800 с одномерными и 600 с двумерными ярмами S[8] либо около 650 в простом варианте с коррелированным паросочетанием S[9]. Ошибки непаулиевского типа: утечка порождает синдромы, которые паросочетание объяснить не в состоянии, а потеря атома поддаётся обработке только тогда, когда декодеру сообщили, где она произошла. Коррелированные всплески: Google наблюдает события примерно раз в час, фиксирующие границу около 10⁻¹⁰ независимо от d D[1]. Границу сдвигает инженерия структуры ошибок — смещение, стирание, удаление утечки, — то есть ровно то, что этот код выбрасывает; ярма сдвигают лишь константу.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: память расстояния 7 с логической ошибкой 7.72×10⁻⁴ за цикл на 105-кубитном Willow от Google, с калибровкой обучением с подкреплением внутри самого контура QEC D[2]. Типичное на масштабе: ничего. Логический кубит на поверхностном коде не продаёт ни один поставщик; логические двухкубитные гейты существуют только при d=3 D[6]; на атомах код отработал на 448 атомах в течение четырёх раундов D[5].
| Год | Показатель | Кто | Тег | Ист. |
|---|---|---|---|---|
| 2023-02 | d=5 с 2.914(16)% за цикл против среднего 3.028(23)% при d=3 | D | [3] | |
| 2024-12 | Λ = 2.14 ± 0.02 (d=3→5→7); d=7 с 0.143(3)% за цикл; в 2.4(3)× лучше лучшего физического кубита; 10⁶ циклов при d=5 | Google (Willow) | D | [1] |
| 2025-11 | 448 атомов: 2.14(13)× при переходе d=3→5 за четыре раунда; ML-декодирование с учётом потерь даёт 1.73(13)× | Harvard/MIT/QuEra | D | [5] |
| 2025-12 | декодер локальной кластеризации, менее 1 µs на раунд на FPGA вплоть до d=17; экономия кубитов в 4× (d=33→17) при наличии утечки | Riverlane | D | [10] |
| 2025-12 | 107-кубитный прибор ниже порога при d=7, Λ = 1.40(6) | USTC | D | [4] |
| 2026-07 | логический CNOT между двумя участками d=3, точность 0.643, без постселекции | USTC | D | [6] |
Доминирующий член: ошибка двухкубитного гейта — около 40% сопоставимого бюджета цветного кода на том же кристалле D[15], далее утечка и считывание, затем всплески, которых не убирает никакое увеличение d D[1].
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного производства у кода нет; он его навязывает — статическую решётку степени 4, измерительный кубит между каждой парой информационных, неразрушающее внутрисхемное (mid-circuit) считывание на каждом вспомогательном кубите и однородность, поскольку работать должны все 2d²−1 кубитов. Это задача выхода годных, растущая как d², и именно поэтому Google запатентовала варианты, терпимые к мёртвым кубитам G[25]. Настоящая цепочка поставок здесь — цепочка декодирования: декодер Riverlane занимает около 6% логики Xilinx VU19P при d=17 D[10], а это семейство FPGA имеет единственного источника (AMD), как и альтернатива на GPU (NVIDIA, круговой обход 3.84 µs по NVQLink G). Стоимость логического кубита не публикуется. Экспортная уязвимость: правило BIS США от 2024-09-06 G контролирует квантовые компьютеры с нижней границей в 34 кубита и градацией по скоростям ошибок (4A906) — участок расстояния 5, то есть 49 кубитов, эту границу превышает — а также рефрижераторы (3A904).
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Каждый цикл измеряет и сбрасывает каждый вспомогательный кубит: на Willow это 48 бит измерений за 1.1 µs для участка расстояния 7, то есть примерно 44 Mbit/s синдромного потока на один логический кубит D[1]. Декодер обязан потреблять этот поток быстрее, чем тот поступает, иначе очередь расходится, — менее микросекунды на раунд в матрице FPGA D[10] против средней задержки Google 63 µs при d=5 в 2024 г. D[1]. При 10³ кубитах стеной становится разводка на каждый кубит; при 10⁴ — полоса вывода синдромов из криостата, и это аргумент в пользу предекодирования на холодной ступени (исследование по cryo-CMOS заявляет сокращение в 3,780× при мощности менее 0.56 mW на 4 K SS · 2025-12-10">G); при 10⁶ декодирование превращается в потоковую задачу масштаба центра обработки данных, размер которой задаёт скорость поступления синдромов, а не число кубитов.
Роль в стеке
Его несут пять путей платформ: сверхпроводниковые трансмоны, нейтральные атомы щелочных металлов, щёлочноземельные атомы с природным стиранием, спины на квантовых точках в кремнии и германии и донорные спины в кремнии. Ему нужна лишь статическая решётка ближайших соседей — по этой причине он и является выбором по умолчанию, — он размещает у себя фабрики магических состояний (культивация достигает 0.9999(1) при приёме 8% D[12]) и питает декодеры на FPGA и нейросетевые декодеры D[10][11]. Его не дополняют, а замещают цветной код (гейты лучше, наклон хуже: Λ₃/₅ = 1.56 на том же кристалле D[15]), qLDPC-коды типа bivariate bicycle (288 физических на 12 логических против примерно 3,000 кубитов поверхностного кода D[14]) и высокоскоростные трансверсальные коды на подвижных атомах. Он конфликтует с кот-кубитами (несмещённый код растрачивает смещение впустую), с dual-rail-кодированиями (паросочетание выбрасывает флаги стирания) и с разрушающим детектированием. Издержки перехода идут в обе стороны: уход даёт сокращение накладных расходов в 3–10× и требует связности, которой у аппаратуры нет; сохранение стоит 600–1,500 физических кубитов на логический S[8]. Прочтение как хаба: это единственный узел кодового слоя, действительно безразличный к платформе, и именно поэтому может существовать компания-разработчик декодеров. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс: 0.65 µs на сверхпроводниковом пути против измеренного цикла 1.1 µs, где две трети раунда дают считывание и сброс, а не гейты по 25–40 ns D[1]; 1.31 ms на атомах, где его задаёт транспорт. Соседние пустые слоты: декодер внутри криостата и межмодульные участки — ни один код ещё не работал через два модуля.
Верификация (QCVV)
Λ — это подгонка зависимости логической ошибки за цикл от d, и мягкой её делают три обстоятельства. Обусловленность декодером: одни и те же данные Sycamore дают 3.028% при тензорно-сетевом декодировании и 2.901% при AlphaQubit для d=3 D[11][3]. Обусловленность подмножеством: участок d=7 добавляет к набору d=5 худшие кубиты. Обусловленность длительностью: четырёхраундовые схемы D[5] никогда не видят той физики дрейфа и всплесков, которую видит прогон на 10⁶ циклов D[1]. Не охвачено: населённости состояний утечки, всплески, смещение отбора по выживанию при перезагрузке массива, отказ декодера в реальном времени. Воспроизведено независимо — Google D[1][2], USTC D[4], Harvard/MIT/QuEra D[5].
Противоречия. Λ на каждые два шага по расстоянию: 2.14 ± 0.02 (Google, d=3→7) D[1] против 1.40(6) (USTC) D[4] против 2.14(13)× (атомы, четыре раунда, значение теряется при перезагрузке массива) D[5] — это разный шум, а не разные коды, и только результат Google выдерживает миллион циклов. Порог: 0.937% S[13] против 0.55–0.7% при наличии утечки D[10]; бюджет считать по второму.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | разработчик | США | память Willow вплоть до d=7, рекорд при d=7, AlphaQubit, теория кодов с ярмами | D[1][2][11] S[8] |
| IBM | разработчик | США | исполняла поверхностные коды на Heron; дорожная карта уходит от них к qLDPC типа bivariate bicycle по соображениям накладных расходов | D[14] G |
| Riverlane | поставщик | Великобритания | единственный профильный поставщик QEC; декодер локальной кластеризации, субмикросекундный на раунд на FPGA | D[10] C[22] |
| Harvard/MIT + QuEra | исследования + разработка | США | поверхностный код на 448 атомах с ML-декодированием, учитывающим потери | D[5] G |
| USTC, Zhejiang University | исследования | Китай | d=7 ниже порога; логический CNOT при d=3; хирургия решётки на 125 кубитах | D[4][6][7] |
| NVIDIA, Qblox | поставщики | США, Нидерланды | NVQLink и стеки управления, замыкающие контур декодирования в реальном времени | G C[24] |
Деньги. Код никто не финансирует; ниже — результаты, номинированные в единицах поверхностного кода.
- 2024-05-01 · Riverlane · грант Horizon Europe EIC Transition (SkyTALE, совместно с Qblox) · £2.1 M · выделен C[23]
- 2024-08-06 · Riverlane · раунд Series C · $75 M · ведущий инвестор Planet First Partners, с участием ETF Partners, EDBI, Cambridge Innovation Capital, Amadeus · закрыт C[21]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI, этап B · до $15 M каждому, одиннадцать команд; IBM — единственный поставщик на трансмонах, и её план — qLDPC G
- 2026-03-12 · Riverlane · в релизе о дорожной карте заявлено привлечение более 120 M и раунд Series C на «85 M» · противоречит релизу 2024 г. C[22]
- 2026-06-02 · IBM · обязательство по квантовому направлению · >$10 B за пять лет · объявлено G
Рынок и цепочка поставок. Единственный продаваемый здесь артефакт — декодер и его интеграция; Riverlane остаётся единственной профильной компанией и заявляет более 20 партнёрств с производителями и национальными лабораториями C[22]; NVIDIA превращает путь через GPU в массовый товар. Риск концентрации лежит выше по цепочке (AMD/Xilinx, NVIDIA, рынок рефрижераторов на двух поставщиков); удельная экономика не публикуется — кроме тех 600–1,500 физических кубитов на логический, которые платит каждый покупатель S[8]. Платят за это только G3 и G4.
ИС и стандарты. Google LLC, US 12,518,194, «Surface codes with densely packed gauge operators» (выдан 2026-01-06) G[25]; Riverlane Ltd, GB 2641501 A, «Quantum decoder» (опубликована 2025-12-10) G[26]. Сам код — непатентоспособный уровень техники 1997–2007 гг. S[19][16], поэтому борьба идёт за декодеры и раскладки. Стандарта нет; интерфейсы открыты — Stim, PyMatching, Deltakit P[28].
Дорожные карты и послужной список.
- Google: обещано 2023-02 · веха 3, «долгоживущий логический кубит» на уровне 10⁻⁶ · не достигнута; лучший результат 7.72×10⁻⁴ при d=7 D[2] C[27].
- IBM: обещано 2025-06-10 · Kookaburra, первый qLDPC-модуль «память плюс логика», в 2026 г. · по состоянию на 2026-09-03 не выполнено G.
- Riverlane: обещано 2026-03-12 · megaquop до конца десятилетия, gigaquop в начале 2030-х, teraquop с 2033 г. · в процессе C[22].
Достоверность: Google выполнила каждую объявленную веху — с опозданием, но реально — и единственная располагает числами, выдерживающими миллион циклов; IBM исполняет обещанное, но этот код покинула; Riverlane поставляет аппаратуру, прошедшую рецензирование; атомный лагерь имеет лучшую историю по накладным расходам и самые слабые данные по длительности G.
Стратегическое прочтение. Если поверхностный код останется рабочей лошадкой, выиграют те, кто делает физические кубиты дешёвыми, а циклы быстрыми, — сверхпроводниковый лагерь, — плюс цепочка поставок декодеров, продающая на все платформы. Проиграют все, чьи расчёты исходили из 10² физических на логический: при 600–1,500 машина на 200 логических кубитов — это машина на 10⁵ кубитов, и именно этим IBM объясняет свой уход D[14]. Угрозы замещения датированы: qLDPC на уровне безубыточности на захваченных ионах, трансверсальные коды на подвижных атомах, коды, адаптированные под стирание. Переговорная сила остаётся у поставщиков платформ — кроме декодирования в реальном времени, которое большинство предпочло бы купить, а не разрабатывать.
Открытая ниша: две точки входа. Стандарт публикации Λ: сегодняшние значения обусловлены декодером, подмножеством кубитов и длительностью прогона и несопоставимы между платформами, поэтому протокол, фиксирующий декодер, правило отбора кубитов и минимальную длину прогона, был бы принят — просто потому, что каждому приходится ссылаться на чужое число. И сокращение синдромного потока на холодной ступени — SFQ-предекодер, кластеризующий дефекты при 4 K и отправляющий вверх по криостату только остаток SS · 2025-12-10">G.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение в течение 12–24 месяцев, если: какая-либо группа сообщит о Λ ≥ 3 на ≥10⁵ циклах; логический двухкубитный гейт при d ≥ 5 достигнет 99% без постселекции; участок отработает через два модуля; участки с ярмами появятся в аппаратуре. Понизить ранг, если до конца 2027 г. qLDPC-память обойдёт участок поверхностного кода при равном числе кубитов. Лучший сценарий к 2029 г.: несколько сотен логических кубитов на уровне 10⁻⁶ на 10⁵–10⁶ физических кубитах, а декодирование становится массовым товаром — именно то, что предполагают Starling и Libra. Худший сценарий: Λ остаётся около 2, d ≈ 25 остаётся ценой уровня 10⁻⁶, и код выживает только как бенчмарк. Открытые вопросы: (1) сохраняется ли Λ выше 10³ физических кубитов, где перекрёстные помехи и дрейф масштабируются иначе? (2) можно ли исполнять ярма на аппаратуре — или декодирование внешнего кода срывает бюджет реального времени? (3) какая доля рекорда 2026 г. приходится на калибровку, а не на физику, если одно только управление обучением с подкреплением сдвинуло d=7 с 1.43×10⁻³ до 7.72×10⁻⁴? Следить: за следующим шагом по расстоянию у Google и за Kookaburra у IBM.
Источники
[1] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920 (arXiv:2408.13687) · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[2] Google Quantum AI · Reinforcement-learning-steered calibration during quantum error correction (d=7 logical error 7.72×10⁻⁴/cycle) · Nature (arXiv:2511.08493) · 2026-07 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[3] Google Quantum AI · Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit · Nature 614, 676–681 · 2023-02-22 · https://www.nature.com/articles/s41586-022-05434-1
[4] USTC · Below-threshold surface-code memory on a 107-qubit superconducting processor (Λ = 1.40(6)) · Physical Review Letters · 2025-12 · https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31
[5] Bluvstein, D. et al. (Harvard/MIT/QuEra) · Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer · Nature 649, 39 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[6] USTC · Logical CNOT between distance-3 surface-code patches · arXiv:2607.01473 · 2026-07 · https://arxiv.org/abs/2607.01473
[7] Zhejiang University · Lattice surgery on a 125-qubit superconducting processor · arXiv:2606.06598 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.06598
[8] Gidney, C., Newman, M., Brooks, P., Jones, C. (Google) · Yoked surface codes · arXiv:2312.04522 · 2023-12-07 · https://arxiv.org/abs/2312.04522
[9] Gidney, C., Jones, C. (Google) · New circuits and an open source decoder for the color code (teraquop footprint 650 for surface codes with correlated matching) · arXiv:2312.08813 · 2023-12-14 · https://arxiv.org/abs/2312.08813
[10] Ziad, A. B., Zalawadiya, A., Topal, C., Camps, J., Gehér, G. P., Stafford, M. P., Turner, M. L. (Riverlane) · Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[11] Bausch, J. et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI) · Learning high-accuracy error decoding for quantum processors (AlphaQubit) · Nature 635, 834–840 · 2024-11-20 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[12] Gidney, C. et al. (Google) · Magic state cultivation (0.9999(1) at 8% acceptance) · arXiv:2512.13908 · 2025-12 · https://arxiv.org/abs/2512.13908
[13] Wu, Y., Kolkowitz, S., Puri, S., Thompson, J. D. · Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays (standard surface-code threshold 0.937%) · Nature Communications 13, 4657 (arXiv:2201.03540) · 2022-01 · https://arxiv.org/abs/2201.03540
[14] Bravyi, S. et al. (IBM) · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory ([[144,12,12]] gross code vs ≈3,000 surface-code qubits for 12 logical) · Nature 627, 778 (arXiv:2308.07915) · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[15] Google Quantum AI · Scaling and logic in the colour code on a superconducting processor (Λ₃/₅ = 1.56) · Nature · 2025-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4
[16] Bombín, H., Martín-Delgado, M. A. · Optimal resources for topological two-dimensional stabilizer codes: comparative study (rotated layout) · Physical Review A 76, 012305 (arXiv:quant-ph/0703272) · 2007 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0703272
[17] Dennis, E., Kitaev, A., Landahl, A., Preskill, J. · Topological quantum memory · Journal of Mathematical Physics 43, 4452 (arXiv:quant-ph/0110143) · 2002 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0110143
[18] Fowler, A. G., Mariantoni, M., Martinis, J. M., Cleland, A. N. · Surface codes: towards practical large-scale quantum computation · Physical Review A 86, 032324 (arXiv:1208.0928) · 2012 · https://arxiv.org/abs/1208.0928
[19] Kitaev, A. Yu. · Fault-tolerant quantum computation by anyons · arXiv:quant-ph/9707021 · 1997 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/9707021
[20] Horsman, C., Fowler, A. G., Devitt, S., Van Meter, R. · Surface code quantum computing by lattice surgery · New Journal of Physics 14, 123011 (arXiv:1111.4022) · 2011-11-17 · https://arxiv.org/abs/1111.4022
[21] C Riverlane · Riverlane raises $75 million to meet surging global demand for quantum error correction technology · company press release · 2024-08-06 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[22] C Riverlane · Riverlane publishes QEC Technology Roadmap · company press release · 2026-03-12 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[23] C Riverlane · Riverlane awarded £2.1m by Horizon Europe (EIC Transition, project SkyTALE, with Qblox) · company press release · 2024-05-01 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-awarded-2-1m-by-horizon-europe-to-develop-the-next-generation-of-its-quantum-error-correction-decoder
[24] C Qblox and Riverlane · Qblox and Riverlane demonstrate integration enabling real-time quantum error correction (250 physical / 1 logical, sub-µs feedback) · PR Newswire · 2026-03-17 · https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[25] G USPTO (via Justia Patents) · US 12,518,194, Surface codes with densely packed gauge operators, Google LLC · patent, filed 2023-11-20 · granted 2026-01-06 · https://patents.justia.com/search?q=%22surface+code%22+quantum+error+correction&company=Google
[26] G UK Intellectual Property Office (via Google Patents) · GB 2641501 A, Quantum decoder, Riverlane Ltd (Ziad, Zalawadiya, Barber, Skorić) · patent application, filed 2024-05-31 · published 2025-12-10 · https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en
[27] C Google · Willow fidelities and the six-milestone roadmap · company blog · 2025-10 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
[28] P quantumlib/Stim and Chromobius; oscarhiggott/PyMatching · open-source surface-code simulation and decoding stacks · GitHub documentation · accessed 2026-09-03 · https://github.com/quantumlib/Stim/blob/main/doc/gates.md
Открытые пункты верификации
- Раунд Series C у Riverlane: 75 M в релизе от 2024-08-06 C[21] против «85 million in 2024» и «$120 million+» накопленным итогом в релизе о дорожной карте от 2026-03-12 C[22]; заявлены оба, используется первичная цифра 2024 г.
- Площади для вариантов с ярмами (≈1,500 / ≈800 / ≈600 физических на логический при p = 10⁻³) взяты из вторичного изложения arXiv:2312.04522 S[8].
- Bombín и Martín-Delgado (2007) S[16] цитируются за повёрнутую раскладку по общепринятому отнесению; страница аннотации arXiv не содержит метаданных.
- Собственная граница ошибки прогона на 10⁶ циклов в статье о Willow D[1] здесь не приводится; цитируются только d=7, Λ, отношение 2.4(3)× и всплесковая граница 10⁻¹⁰.
- Стоимость или энергия на логический кубит: не публикуются. Выручка Riverlane и суммы её контрактов: не раскрыты.
- Препринты USTC о логическом CNOT и Zhejiang о хирургии решётки D[6][7] взяты из проверенного по фактам списка основного отчёта.
Bivariate-bicycle qLDPC (gross) codes
Sparse high-rate stabiliser codes on a degree-6 torus that cut physical-per-logical overhead roughly tenfold against the surface code.
Verdict. Real overhead win, proven only at distance 3–4 on 18–32 qubits; without a delivered long-range-coupled module by end-2027 it stays a paper advantage.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes.
Identity & lineage
A bivariate bicycle (BB) code is a CSS stabiliser code whose two parity-check matrices are polynomials in a pair of commuting cyclic shifts, so the checks tile a torus: every check touches six qubits, every qubit sits in six checks. Four neighbours are near, two are long-range wraps — sparsity and high rate bought with non-planar connectivity. The lineage runs from MacKay's bicycle codes and Tillich–Zémor hypergraph products through Panteleev–Kalachev lifted products to Bravyi, Cross, Gambetta, Maslov, Rall and Yoder, Nature 627, 778 (2024-03-27), whose [[144,12,12]] "gross code" holds 12 logical in 288 physical qubits at a circuit-level threshold of 0.8%, against ≈3,000 physical for the same 12 logical in the surface code at p = 0.1% D[1].
Coordinates (technology graph): carrier affinity 0.5 — a code layer, indifferent between natural and fabricated carriers but inheriting their errors. Characteristic time: none of its own; entangling neither deterministic nor heralded here. Readout: none of its own — it consumes fast non-destructive mid-circuit syndrome measurement from the carrier. Mobility: long-range, the defining requirement. Control modality: none, at no placement. Error structure as the code sees it: Pauli. Manufacturing: none.
Physics & limits
The code sets no energy scale, only an accounting rate: k/n and syndrome depth. The gross code encodes one twelfth of its data qubits, and its depth-7 syndrome circuit costs seven two-qubit layers plus a measurement per round — the surface code's depth, on a graph the hardware does not have D[1]. The floor is the threshold, 0.8% under circuit-level depolarising noise D[1]; below it, suppression per distance step beats the surface code because the block carries more logical qubits per unit of syndrome information, not because any qubit is better.
Two structural penalties are real. Distance is not free: distance 12 in 288 qubits needs the long-range wraps, and deleting them collapses the family to something a heavy-hex lattice can host, rate advantage gone. Decoding is harder: the Tanner graph has short cycles, so minimum-weight matching does not apply and plain belief propagation does not converge; the practical choices are BP with ordered-statistics post-processing (accurate, too slow) or Relay-BP S[5]. The worst failure mode is anything the code does not see as Pauli — leakage, ion or atom loss — a sparse code having fewer redundant checks to localise a hyper-edge. Erasure conversion and leakage removal move this floor further than better gates.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: 4 logical qubits in 18 trapped ions at break-even (IonQ, June 2026) D[3]. Typical at scale: nothing — no BB code has run on more than 32 physical qubits, and none has hosted a logical two-qubit gate.
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | [[144,12,12]]: 288 physical for 12 logical, threshold 0.8%, ≈10× fewer qubits than surface code | IBM | D[1] |
| 2025-05 | First BB code on hardware: [[18,4,4]] on 32 transmons, 8.91 ± 0.17% per logical qubit per cycle — above physical error | Zhejiang University | D[4] |
| 2025-06 | Modular architecture: 288-qubit module + 90-qubit logical processing unit, 5,000 physical → 121 logical at p = 10⁻³ | IBM | S[2] |
| 2025-10 | Gross-code decoding on FPGA: 24 ns belief-propagation iteration, under 1 µs mean per cycle at p < 3×10⁻³ | IBM | S[5] |
| 2026-06 | First qLDPC break-even: 3.95 ± 0.68 s vs 3.3 ± 0.9 s physical (leakage post-selected), 9× better logical error than the transmon run | IonQ | D[3] |
Dominant error term: on the ion run, post-selected leakage and loss; on the transmon run, two-qubit error over a depth-7 round on couplers up to 6.5 mm D[3][4].
Manufacturing, materials & supply chain
The code has no fab of its own, which is why it is a supply-chain question. On superconducting hardware it is unbuildable without multi-layer routing and long on-chip couplers: IBM's Loon, announced 2025-11-12 with six-way connections, longer c-couplers and low-loss routing layers, is the process vehicle, on 300 mm at Albany — no qubit count, coupler length or coupler fidelity published as of 3 Sep 2026 C[8]. Zhejiang's Kunlun processor shows the alternative: 84 air-bridged overlapping couplers, links to 6.5 mm, on a conventional process — good enough at 32 qubits, not at break-even D[4]. The single point of failure is a packaging and lithography capability held by two or three organisations: IBM/Albany, IQM's resonator hubs C[14], the Chinese academic fabs. The ion route has no fab constraint — connectivity comes from the motional bus, which is why IonQ got there first D[3]. Export-control exposure is indirect: the exposure sits in the hardware (US Export Administration Regulations ECCN 3A901; 3B904/3D901 for equipment and software), not the published mathematics.
Control, readout & I/O burden
Each round needs one mid-circuit measurement with reset per check qubit — 144 for the gross code — giving 144 syndrome bits per cycle per module, ~144 Mbit/s at a 1 µs cycle, an order of magnitude above a distance-7 surface patch for twelve times the logical qubits. The binding constraint is decode latency, not bandwidth: the decoder must return inside the cycle or the backlog grows without bound, and BP-OSD cannot. IBM's FPGA Relay-BP shows it can be met in principle — 24 ns per iteration, under 1 µs mean per cycle — but it is a simulation-driven study, not a decode of live syndromes S[5]. At 10³ qubits the burden is unremarkable; at 10⁴ (≈35 modules, ~500 logical) the aggregate rate is ~5 Gbit/s and the decoder must be co-located, making NVQLink-class fabric (3.84 µs round trip) or a cold-stage ASIC a prerequisite P[16]. At 10⁶ nothing has been designed.
Role in the stack
Paths: superconducting transmon (IBM, IQM, Zhejiang) and trapped ions with electronic gates and chip control (IonQ/Oxford Ionics). It requires millimetre-scale long-range on-chip couplers, ion shuttling, the ion-chain motional bus, or tweezer transport of atoms; it provides the syndrome stream Relay-BP-class decoders consume; it replaces the surface code; it conflicts with nearest-neighbour-only connectivity — heavy-hex is insufficient without c-couplers. Price of switching: ≈10× in qubits gained; planarity, matching decoders and the body of lattice-surgery technique lost, the BB replacement (adapters, logical processing units) existing only on paper S[2]. Hub reading: one of the few code-layer nodes reaching superconducting, ion and photonic carriers at once, its value set by whichever delivers degree-6 connectivity first. Derived clock: it sets d₂ — seven gate layers — so the ion path's round is 1.52 ms, gate-set, against a measured ≈1–5 ms; the superconducting round is 0.65 µs derived against the 1.1 µs QEC cycle D[15]. Neighbouring empty slot: a hardware logical CNOT between two BB blocks.
Verification (QCVV)
Break-even here is a memory comparison: logical lifetime against the best physical qubit on the same device, over repeated syndrome rounds and a destructive final readout. IonQ's 3.95 ± 0.68 s versus 3.3 ± 0.9 s overlaps within one standard deviation, and is stated with leakage post-selection D[3] — defensible for a memory claim, but it removes exactly the error class a sparse code handles worst, and the acceptance rate is not in the abstract. The protocol also misses what a code is for: no BB demonstration anywhere reports a logical two-qubit gate, so the overhead advantage is verified only for storage. Value conflict: the main report lists a Harvard/QuEra [[16,6,4]] run beside IonQ's; that is a high-rate block code, not a bivariate bicycle code, and no primary source was found — treat IonQ and Zhejiang as the only BB hardware results. IBM's July-2026 "70 logical qubits, 468 T gates" is an error-detecting spacetime code and does not belong here D[20].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do with it | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | developer | US | Invented the gross code; Loon connectivity chip, Kookaburra module, Relay-BP decoder | D[1]S[2][5] |
| IonQ (Oxford Ionics) | developer | US/UK | Only break-even qLDPC hardware result, 4 logical in 18 ions | D[3] |
| Zhejiang University | research | CN | First BB code on hardware, 32-qubit Kunlun processor | D[4] |
| Photonic Inc. | developer | CA | SHYPS qLDPC family, "up to 20x fewer physical qubits" | C[9]P[10] |
| IQM | developer | FI | Resonator hubs; qLDPC demonstrators promised 2027-28 | C[14] |
| DARPA | funder | US | QBI Stage B funds IBM, IonQ, Photonic Inc. and eight others | G[12]G |
Money.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, eleven teams · up to $15 M each (USD) · announced G[12]G
- 2026-05-12 · Photonic Inc. · final close · 200 M at 2 B (USD) · Microsoft among returning investors · $350 M total · closed P[13]G
- 2026-05-21 · IBM/Anderon · CHIPS letter of intent · 1 B + 1 B IBM cash (USD) · Dept of Commerce · LOI G[18]G
- 2026-06-02 · IBM · five-year quantum commitment · >$10 B (USD) · announced C[17]G
- 2026-07-31 · IonQ · SkyWater, captive ion-trap fab · ~$1.8 B (USD) · closed C[19]G
Market & supply chain. Nobody sells qLDPC. What sells is the connectivity that makes it usable — multi-layer superconducting interconnect (IBM at Albany, IQM's resonator hubs), ion-trap chips (IonQ owns SkyWater C[19]) — and the decoding that makes it affordable (IBM in-house, NVIDIA's fabric P[16]). Concentration risk is extreme: one organisation holds both the code and the only connectivity vehicle built for it. Unit economics are the case, ~24 physical per logical against ~1,000 for a distance-25 surface patch D[1][15]. Only G3 and G4 pay for it.
IP & standards. No bivariate-bicycle patent family appears in the Justia index under that phrase as of 2026-09-03 — IBM published rather than fenced P[21]. Enforceable IP sits one layer down: IBM US 12,517,856 (granted 2026-01-06) and US 12,587,192 on resonator chains with tunable inductive couplers (granted 2026-03-24) G[22]G. Decoder IP is filed by others: KAIST US 12,346,774 (2025-07-01), Princeton US 11,941,489 (2024-03-26), US 2026/0172053 on qLDPC decoders (2026-06-18) G[21]. Stim, PyMatching and BP-OSD carry the field; no standard exists.
Roadmaps & track record. IBM: Kookaburra, qLDPC memory plus logical processing unit (promised 2025-06-10 · for 2026 · not delivered as of 2026-09-03); Cockatoo modules (2025-06-10 · 2027 · pending); Starling, 200 logical and 10^8 gates (2025-06-10 · 2029 · pending) R[6][7]. The 2022-05-10 roadmap had promised Kookaburra as a 1,386-qubit processor for 2025 C[23]G; IBM has shipped every published component of the stack except the code itself, so 2026 is optimistic and 2027 plausible. IQM: qLDPC demonstrators (2026-01-05 · 2027-28 · pending) C[14]. Photonic Inc.: SHYPS announced 2025-02-11, peer-reviewed 2026-08, still no hardware C[9]P[10].
Strategic reading. If BB codes work at scale, IBM wins the architecture argument it has made since 2024 and every surface-code roadmap absorbs a 10x overhead disadvantage or switches. Ions and photonic-linked platforms win incidentally; the loser is any platform whose only lever is planar lithography. Bargaining power sits with whoever controls high-degree interconnect, not the code's authors.
Open niche: the open ground is verification, not construction. No accepted protocol certifies a qLDPC logical qubit — break-even claims mix post-selection policies, decoders are not interchangeable, and no layer-fidelity-class metric exists for a code block under full syndrome load. A small QCVV house could ship that, plus a reference decoder harness. The adjacent slot is cold-stage decoding: an SFQ front end reducing 144-bit syndromes before the 4 K stage.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if IBM demonstrates a gross-code memory below break-even with real-time decoding (Kookaburra, promised 2026), if any group performs a logical two-qubit gate between BB blocks, or if a BB result appears without leakage post-selection. Demote if Kookaburra slips past end-2027, or if Loon's c-coupler fidelity when published is poor enough to eat the 10× rate advantage. Best case by 2029: Starling-class machines, 200 logical qubits at ≈24–40 physical each, factoring estimates falling to the 10⁵-qubit range S[11][24]. Worst case: a 20-qubit laboratory curiosity, connectivity costing more fidelity than the rate saves.
Open questions: (1) what two-qubit fidelity does a millimetre-scale coupler cost, and does it exceed the rate advantage? (2) can Relay-BP hold its latency on live syndromes? (3) do BB logical gates via adapters beat lattice surgery once the logical processing unit is counted? (4) how does the threshold move under leakage and loss rather than depolarising noise? (5) does anyone outside IBM adopt this family? Watch the Loon fidelity disclosure and IQM's 2027 demonstrator.
Sources
[1] Bravyi et al. · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[2] Yoder et al. (IBM) · Tour de gross · arXiv:2506.03094 · 2025-06-03 · https://arxiv.org/abs/2506.03094
[3] Tham et al. (IonQ) · Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 · https://arxiv.org/abs/2606.06455
[4] Wang, Lu, Zhang et al. (Zhejiang) · Demonstration of low-overhead quantum error correction codes · 2025-05 · https://arxiv.org/html/2505.09684
[5] Maurer et al. (IBM) · Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[6] IBM Quantum · Clear path to fault-tolerant quantum computing · blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc C
[7] IBM · Quantum roadmap · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/ C
[8] IBM Newsroom · Nighthawk and Loon processors · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[9] Photonic Inc. · Breakthrough results in error correction (SHYPS) · 2025-02-11 · https://photonic.com/news/shyps-codes-announcement/ C
[10] The Quantum Insider · Photonic publishes SHYPS qLDPC results in Nature Communications · 2026-08-26 · https://thequantuminsider.com/2026/08/26/photonic-shyps-quantum-error-correction-nature-communications/ P
[11] Iceberg Quantum · Pinnacle qLDPC architecture · arXiv:2602.11457 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.11457
[12] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[13] Quantum Computing Report · Photonic Inc. 2 B valuation, 200 M final close · 2026-05-12 · https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
[14] IQM · Constellation processor architecture · 2025-09-30 · https://iqm.tech/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/ C
[15] Google Quantum AI · QEC below the surface code threshold · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[16] NVIDIA · NVQLink architecture · 2025-11 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ P
[17] IBM · $10 B quantum investment FAQ · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
[18] NIST · Letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[19] IonQ · SkyWater acquisition completed · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[20] Martiel, Chung, Seif, Ghosh, Hincks, Deshpande, Fefferman, Gambetta, Javadi-Abhari (IBM) · "Sampling hard circuits with verifiably high fidelity" — 70-qubit, depth-70 logical circuit with 468 T gates encoded in spacetime codes on 97 physical qubits, ~10× error suppression by syndrome post-selection · arXiv:2607.25941 · 2026-07-28 · https://arxiv.org/abs/2607.25941
[21] Justia Patents · quantum error-correction parity-check index · 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22parity+check%22+quantum+error+correction+code P
[22] Justia Patents · long-range coupler patents (IBM US 12,517,856; US 12,587,192) · 2026 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit P
[23] IBM · 2022 quantum roadmap · 2022-05-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025 C
[24] Gidney · Factoring 2048-bit RSA with under a million noisy qubits · arXiv:2505.15917 · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15917
Open verification items
- IonQ break-even paper: exact code notation, round count, post-selection acceptance rate and per-round logical error are not in the abstract; the graph record's 3.95 ± 0.68 s / 3.3 ± 0.9 s pair is unverified against the full text.
- Harvard/QuEra [[16,6,4]] run cited by the main report: no primary source found, and that code is not a bivariate bicycle code. Conflict flagged.
- Photonic Inc. "up to 20× fewer physical qubits" is a company claim with no stated logical error rate; the Nature Communications DOI and numbers were not retrievable within budget.
- Tour de gross module numbers (288 q + 90-q logical processing unit; 5,000 → 121 logical) are not verified against the preprint.
- No qLDPC patent family in the Justia index; one retry was rate-limited, so absence is not proven.
- IBM's "10× fewer qubits" (blog) versus 288 vs ≈3,000 (Nature): the blog rounds a ratio that depends on the assumed physical error rate. Both stated.
qLDPC-коды типа bivariate bicycle («gross»-коды)
Разреженные стабилизаторные коды высокой скорости на торе степени 6, снижающие накладные расходы «физических на логический» примерно в десять раз по сравнению с поверхностным кодом.
Вердикт. Реальный выигрыш по накладным расходам, доказанный лишь на расстоянии 3–4 на 18–32 кубитах; без поставленного модуля с дальней связью до конца 2027 г. остаётся бумажным преимуществом.
Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей, принятые в отчёте.
Идентичность и происхождение
Код bivariate bicycle (BB) — это CSS-стабилизаторный код, обе проверочные матрицы которого суть многочлены от пары коммутирующих циклических сдвигов, так что проверки замощают тор: каждая проверка затрагивает шесть кубитов, каждый кубит входит в шесть проверок. Четыре соседа ближние, два — дальние замыкания через тор: разреженность и высокая скорость кода куплены ценой непланарной связности. Родословная тянется от bicycle-кодов MacKay и гиперграфовых произведений Tillich–Zémor через поднятые произведения Panteleev–Kalachev к работе Bravyi, Cross, Gambetta, Maslov, Rall и Yoder, Nature 627, 778 (2024-03-27), чей [[144,12,12]] «gross-код» держит 12 логических кубитов в 288 физических при пороге уровня схемы 0.8% против ≈3,000 физических на те же 12 логических в поверхностном коде при p = 0.1% D[1].
Координаты (граф технологий): сродство к носителю 0.5 — это слой кода, безразличный к тому, естественный носитель или изготовленный, но наследующий его ошибки. Характерное время: собственного нет; запутывание здесь ни детерминированное, ни геральдированное (heralded). Считывание: собственного нет — код потребляет быстрое неразрушающее внутрисхемное (mid-circuit) измерение синдрома, предоставляемое носителем. Подвижность: дальнодействующая, и это определяющее требование. Модальность управления: отсутствует, ни при каком размещении. Структура ошибок с точки зрения кода: паулиевская. Производство: отсутствует.
Физика и пределы
Код не задаёт энергетического масштаба, а только учётную величину: k/n и глубину съёма синдрома. Gross-код кодирует одну двенадцатую своих информационных кубитов, а его синдромная схема глубины 7 стоит семи двухкубитных слоёв плюс одно измерение за раунд — та же глубина, что у поверхностного кода, но на графе, которого у аппаратуры нет D[1]. Пол задаётся порогом, 0.8% при деполяризующем шуме уровня схемы D[1]; ниже него подавление на шаг расстояния выигрывает у поверхностного кода потому, что блок несёт больше логических кубитов на единицу синдромной информации, а не потому, что какой-то кубит стал лучше.
Два структурных штрафа реальны. Расстояние не даётся даром: расстояние 12 на 288 кубитах требует дальних замыканий тора, а их удаление схлопывает семейство до того, что способна разместить решётка heavy-hex, и выигрыш по скорости кода исчезает. Декодирование труднее: граф Таннера содержит короткие циклы, поэтому паросочетание минимального веса неприменимо, а простое распространение доверия (belief propagation) не сходится; практический выбор — BP с постобработкой по упорядоченным статистикам (точно, но слишком медленно) либо Relay-BP S[5]. Худший режим отказа — всё, что код не видит как паулиевскую ошибку: утечка (leakage), потеря иона или атома; у разреженного кода меньше избыточных проверок, чтобы локализовать гиперребро. Конверсия в стирание и удаление утечки сдвигают этот пол дальше, чем улучшение гейтов.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: 4 логических кубита на 18 захваченных ионах на уровне безубыточности (break-even) (IonQ, июнь 2026) D[3]. Типичное при масштабе: ничего — ни один BB-код не запускался более чем на 32 физических кубитах, и ни в одном не выполнялся логический двухкубитный гейт.
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | [[144,12,12]]: 288 физических на 12 логических, порог 0.8%, кубитов примерно в 10× меньше, чем у поверхностного кода | IBM | D[1] |
| 2025-05 | Первый BB-код на аппаратуре: [[18,4,4]] на 32 трансмонах, 8.91 ± 0.17% на логический кубит за цикл — выше физической ошибки | Zhejiang University | D[4] |
| 2025-06 | Модульная архитектура: модуль на 288 кубитов + блок логической обработки на 90 кубитов, 5,000 физических → 121 логический при p = 10⁻³ | IBM | S[2] |
| 2025-10 | Декодирование gross-кода на FPGA: итерация распространения доверия за 24 ns, в среднем менее 1 µs на цикл при p < 3×10⁻³ | IBM | S[5] |
| 2026-06 | Первая безубыточность на qLDPC: 3.95 ± 0.68 s против 3.3 ± 0.9 s у физического кубита (с постселекцией по утечке), логическая ошибка в 9× лучше, чем в трансмонном запуске | IonQ | D[3] |
Доминирующий вклад в ошибку: в ионном запуске — постселектированные утечка и потеря; в трансмонном — двухкубитная ошибка за раунд глубины 7 на элементах связи (каплерах) длиной до 6.5 mm D[3][4].
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственной фабрики у кода нет — именно поэтому он является вопросом цепочки поставок. На сверхпроводниковой аппаратуре он неосуществим без многослойной разводки и длинных каплеров на кристалле: Loon от IBM, представленный 2025-11-12, с шестикратной связностью, удлинёнными c-каплерами и малопотерьными слоями разводки, служит технологическим носителем процесса, на 300 mm в Albany — ни числа кубитов, ни длины каплера, ни его точности (fidelity) по состоянию на 3 сентября 2026 г. не опубликовано C[8]. Процессор Kunlun из Zhejiang показывает альтернативу: 84 перекрывающихся каплера на воздушных мостах, связи длиной до 6.5 mm, на обычном техпроцессе — достаточно на 32 кубитах, но не на уровне безубыточности D[4]. Единая точка отказа — компетенция в корпусировании и литографии, которой владеют две-три организации: IBM/Albany, резонаторные хабы IQM C[14], китайские академические фабрики. У ионного маршрута фабричного ограничения нет: связность даёт колебательная (motional) шина, поэтому IonQ пришёл туда первым D[3]. Уязвимость к экспортному контролю косвенная: она лежит в аппаратуре (US Export Administration Regulations, ECCN 3A901; 3B904/3D901 для оборудования и ПО), а не в опубликованной математике.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Каждый раунд требует одного внутрисхемного измерения со сбросом на каждый проверочный кубит — 144 для gross-кода, — что даёт 144 бита синдрома за цикл на модуль, ~144 Mbit/s при цикле 1 µs: на порядок больше, чем у патча поверхностного кода расстояния 7, при двенадцатикратном числе логических кубитов. Связывающее ограничение — задержка декодирования, а не полоса: декодер обязан уложиться в цикл, иначе очередь необработанных синдромов растёт неограниченно, а BP-OSD этого не может. Relay-BP на FPGA от IBM показывает, что в принципе это достижимо — 24 ns на итерацию, в среднем менее 1 µs на цикл, — но это исследование на модельных данных, а не декодирование живых синдромов S[5]. На 10³ кубитах нагрузка ничем не примечательна; на 10⁴ (≈35 модулей, ~500 логических) суммарный поток составляет ~5 Gbit/s, декодер обязан быть размещён рядом, и предпосылкой становится коммутационная среда класса NVQLink (3.84 µs на круговой обход) либо ASIC на холодной ступени P[16]. На 10⁶ ничего не спроектировано.
Роль в стеке
Пути платформ: сверхпроводниковый трансмон (IBM, IQM, Zhejiang) и захваченные ионы с электронными гейтами и управлением на кристалле (IonQ/Oxford Ionics). Он требует дальних каплеров на кристалле миллиметрового масштаба, шаттлинга ионов, колебательной шины ионной цепочки либо транспорта атомов оптическим пинцетом; он даёт поток синдромов, который потребляют декодеры класса Relay-BP; он заменяет поверхностный код; он конфликтует со связностью только между ближайшими соседями — heavy-hex недостаточно без c-каплеров. Цена перехода: выигрыш ≈10× по кубитам; потеряны планарность, декодеры на паросочетаниях и весь корпус техники решёточной хирургии, а BB-замена (адаптеры, блоки логической обработки) существует только на бумаге S[2]. Прочтение как хаба: один из немногих узлов слоя кода, дотягивающихся сразу до сверхпроводниковых, ионных и фотонных носителей; его ценность определяется тем, кто первым поставит связность степени 6. Производный такт: он задаёт d₂ — семь слоёв гейтов, — так что раунд ионного пути платформы равен 1.52 ms и задан гейтами против измеренных ≈1–5 ms; сверхпроводниковый раунд — 0.65 µs против цикла QEC 1.1 µs D[15]. Соседний пустой слот: аппаратный логический CNOT между двумя BB-блоками.
Верификация (QCVV)
Безубыточность здесь — сравнение памяти: время жизни логического кубита против лучшего физического кубита того же прибора, на многократно повторяемых раундах съёма синдрома с разрушающим финальным считыванием. Результат IonQ 3.95 ± 0.68 s против 3.3 ± 0.9 s перекрывается в пределах одного стандартного отклонения и заявлен с постселекцией по утечке D[3] — для утверждения о памяти это защитимо, но так удаляется ровно тот класс ошибок, с которым разреженный код справляется хуже всего, а доля принятых прогонов в аннотации не приведена. Протокол к тому же упускает то, ради чего код существует: ни одна демонстрация BB нигде не сообщает о логическом двухкубитном гейте, так что выигрыш по накладным расходам верифицирован только для хранения. Конфликт значений: основной отчёт ставит рядом с результатом IonQ запуск Harvard/QuEra [[16,6,4]]; это блочный код с высокой скоростью, а не код bivariate bicycle, и первоисточник не найден — считать IonQ и Zhejiang единственными аппаратными результатами по BB. Заявление IBM от июля 2026 г. «70 логических кубитов, 468 T-гейтов» относится к пространственно-временному коду, обнаруживающему ошибки, и сюда не относится D[20].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | разработчик | США | Изобрёл gross-код; чип связности Loon, модуль Kookaburra, декодер Relay-BP | D[1]S[2][5] |
| IonQ (Oxford Ionics) | разработчик | США/Великобритания | Единственный аппаратный результат по qLDPC на уровне безубыточности, 4 логических на 18 ионах | D[3] |
| Zhejiang University | исследования | Китай | Первый BB-код на аппаратуре, 32-кубитный процессор Kunlun | D[4] |
| Photonic Inc. | разработчик | Канада | Семейство qLDPC SHYPS, «до 20x меньше физических кубитов» | C[9]P[10] |
| IQM | разработчик | Финляндия | Резонаторные хабы; демонстраторы qLDPC обещаны на 2027-28 | C[14] |
| DARPA | финансирующая сторона | США | QBI Stage B финансирует IBM, IonQ, Photonic Inc. и ещё восемь команд | G[12]G |
Деньги.
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, одиннадцать команд · до $15 M каждой (USD) · объявлено G[12]G
- 2026-05-12 · Photonic Inc. · финальное закрытие раунда · 200 M при оценке 2 B (USD) · Microsoft среди вернувшихся инвесторов · $350 M суммарно · закрыто P[13]G
- 2026-05-21 · IBM/Anderon · письмо о намерениях по CHIPS · 1 B + 1 B собственных средств IBM (USD) · Dept of Commerce · LOI G[18]G
- 2026-06-02 · IBM · пятилетние обязательства по квантовому направлению · >$10 B (USD) · объявлено C[17]G
- 2026-07-31 · IonQ · SkyWater, собственная фабрика ионных ловушек · ~$1.8 B (USD) · закрыто C[19]G
Рынок и цепочка поставок. qLDPC никто не продаёт. Продаётся связность, делающая его применимым, — многослойный сверхпроводниковый интерконнект (IBM в Albany, резонаторные хабы IQM), чипы ионных ловушек (IonQ владеет SkyWater C[19]) — и декодирование, делающее его приемлемым по цене (собственная разработка IBM, коммутационная среда NVIDIA P[16]). Риск концентрации предельный: одна организация держит и сам код, и единственный носитель связности, построенный под него. Экономика единицы и есть весь аргумент: ~24 физических на один логический против ~1,000 для патча поверхностного кода расстояния 25 D[1][15]. Платят за это только G3 и G4.
ИС и стандарты. Патентного семейства по bivariate bicycle в индексе Justia под этой формулировкой по состоянию на 2026-09-03 нет — IBM публиковала, а не огораживала P[21]. Защищаемая ИС лежит слоем ниже: IBM US 12,517,856 (выдан 2026-01-06) и US 12,587,192 на резонаторные цепочки с перестраиваемыми индуктивными каплерами (выдан 2026-03-24) G[22]G. ИС на декодеры подана другими: KAIST US 12,346,774 (2025-07-01), Princeton US 11,941,489 (2024-03-26), US 2026/0172053 на декодеры qLDPC (2026-06-18) G[21]. Поле держится на Stim, PyMatching и BP-OSD; стандарта не существует.
Дорожные карты и послужной список. IBM: Kookaburra, память на qLDPC плюс блок логической обработки (обещано 2025-06-10 · на 2026 · не поставлено по состоянию на 2026-09-03); модули Cockatoo (2025-06-10 · 2027 · в ожидании); Starling, 200 логических и 10^8 гейтов (2025-06-10 · 2029 · в ожидании) R[6][7]. Дорожная карта от 2022-05-10 обещала Kookaburra как 1,386-кубитный процессор к 2025 г. C[23]G; IBM поставила все опубликованные компоненты стека, кроме самого кода, так что 2026 г. — оптимистично, а 2027 г. — правдоподобно. IQM: демонстраторы qLDPC (2026-01-05 · 2027-28 · в ожидании) C[14]. Photonic Inc.: SHYPS анонсирован 2025-02-11, прошёл рецензирование 2026-08, аппаратной реализации по-прежнему нет C[9]P[10].
Стратегическое прочтение. Если BB-коды заработают в масштабе, IBM выигрывает архитектурный спор, который ведёт с 2024 г., и каждая дорожная карта на поверхностном коде либо принимает на себя 10x проигрыш по накладным расходам, либо переключается. Ионные и связанные фотоникой платформы выигрывают попутно; проигравшим оказывается любая платформа, единственный рычаг которой — планарная литография. Переговорная сила у того, кто контролирует интерконнект высокой степени, а не у авторов кода.
Открытая ниша: открытое поле — верификация, а не конструирование. Ни один принятый протокол не сертифицирует логический кубит qLDPC: заявления о безубыточности смешивают разные политики постселекции, декодеры невзаимозаменяемы, и не существует метрики класса layer fidelity для кодового блока под полной синдромной нагрузкой. Небольшая QCVV-контора могла бы это выпустить вместе с эталонным стендом декодера. Смежный слот — декодирование на холодной ступени: SFQ-фронтенд, сжимающий 144-битные синдромы до ступени 4 K.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если IBM продемонстрирует память на gross-коде ниже уровня безубыточности с декодированием в реальном времени (Kookaburra, обещан на 2026 г.), если какая-либо группа выполнит логический двухкубитный гейт между BB-блоками или если появится результат по BB без постселекции по утечке. Понизить, если Kookaburra съедет за конец 2027 г. или если опубликованная точность c-каплеров Loon окажется настолько низкой, что съест 10× выигрыш по скорости кода. Лучший случай к 2029 г.: машины класса Starling, 200 логических кубитов по ≈24–40 физических на каждый, оценки факторизации падают в диапазон 10⁵ кубитов S[11][24]. Худший случай: лабораторный курьёз на 20 кубитов, где связность стоит больше точности, чем экономит скорость кода.
Открытые вопросы: (1) какой двухкубитной точности стоит каплер миллиметрового масштаба и не превышает ли эта цена выигрыш по скорости кода? (2) удержит ли Relay-BP свою задержку на живых синдромах? (3) выигрывают ли логические гейты BB через адаптеры у решёточной хирургии, если считать вместе с блоком логической обработки? (4) как смещается порог при утечке и потере вместо деполяризующего шума? (5) принимает ли это семейство кто-нибудь за пределами IBM? Следить за раскрытием точности Loon и за демонстратором IQM 2027 г.
Источники
[1] Bravyi et al. · High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory · Nature 627, 778 · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[2] Yoder et al. (IBM) · Tour de gross · arXiv:2506.03094 · 2025-06-03 · https://arxiv.org/abs/2506.03094
[3] Tham et al. (IonQ) · Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 · https://arxiv.org/abs/2606.06455
[4] Wang, Lu, Zhang et al. (Zhejiang) · Demonstration of low-overhead quantum error correction codes · 2025-05 · https://arxiv.org/html/2505.09684
[5] Maurer et al. (IBM) · Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[6] IBM Quantum · Clear path to fault-tolerant quantum computing · blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc C
[7] IBM · Quantum roadmap · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/ C
[8] IBM Newsroom · Nighthawk and Loon processors · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[9] Photonic Inc. · Breakthrough results in error correction (SHYPS) · 2025-02-11 · https://photonic.com/news/shyps-codes-announcement/ C
[10] The Quantum Insider · Photonic publishes SHYPS qLDPC results in Nature Communications · 2026-08-26 · https://thequantuminsider.com/2026/08/26/photonic-shyps-quantum-error-correction-nature-communications/ P
[11] Iceberg Quantum · Pinnacle qLDPC architecture · arXiv:2602.11457 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.11457
[12] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[13] Quantum Computing Report · Photonic Inc. 2 B valuation, 200 M final close · 2026-05-12 · https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
[14] IQM · Constellation processor architecture · 2025-09-30 · https://iqm.tech/blog/iqm-constellation-a-new-quantum-processor-architecture-for-scalable-error-correction/ C
[15] Google Quantum AI · QEC below the surface code threshold · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[16] NVIDIA · NVQLink architecture · 2025-11 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ P
[17] IBM · $10 B quantum investment FAQ · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
[18] NIST · Letters of intent to nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[19] IonQ · SkyWater acquisition completed · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[20] Martiel, Chung, Seif, Ghosh, Hincks, Deshpande, Fefferman, Gambetta, Javadi-Abhari (IBM) · "Sampling hard circuits with verifiably high fidelity" — 70-qubit, depth-70 logical circuit with 468 T gates encoded in spacetime codes on 97 physical qubits, ~10× error suppression by syndrome post-selection · arXiv:2607.25941 · 2026-07-28 · https://arxiv.org/abs/2607.25941
[21] Justia Patents · quantum error-correction parity-check index · 2026-09-03 · https://patents.justia.com/search?q=%22parity+check%22+quantum+error+correction+code P
[22] Justia Patents · long-range coupler patents (IBM US 12,517,856; US 12,587,192) · 2026 · https://patents.justia.com/search?q=%22long-range+coupler%22+qubit P
[23] IBM · 2022 quantum roadmap · 2022-05-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-quantum-roadmap-2025 C
[24] Gidney · Factoring 2048-bit RSA with under a million noisy qubits · arXiv:2505.15917 · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15917
Открытые пункты верификации
- Статья IonQ о безубыточности: точная нотация кода, число раундов, доля принятых прогонов при постселекции и логическая ошибка за раунд в аннотации отсутствуют; пара 3.95 ± 0.68 s / 3.3 ± 0.9 s из графа технологий не проверена по полному тексту.
- Запуск Harvard/QuEra [[16,6,4]], цитируемый основным отчётом: первоисточник не найден, и этот код не является кодом bivariate bicycle. Конфликт отмечен.
- «До 20× меньше физических кубитов» у Photonic Inc. — заявление компании без указания логической частоты ошибок; DOI и числа публикации в Nature Communications в рамках бюджета получить не удалось.
- Числа по модулям из Tour de gross (288 кубитов + блок логической обработки на 90 кубитов; 5,000 → 121 логический) по препринту не проверены.
- Патентного семейства по qLDPC в индексе Justia нет; одна повторная попытка была ограничена по частоте запросов, так что отсутствие не доказано.
- «В 10× меньше кубитов» у IBM (блог) против 288 и ≈3,000 (Nature): блог округляет отношение, зависящее от принятой физической частоты ошибок. Приведены оба варианта.
High-rate concatenated codes with transversal gates
Many logical qubits per block (iceberg, tesseract, concatenated [[4,2,2]]), Clifford gates transversal, paid for with all-to-all connectivity and post-selection.
Verdict. The reason ions and atoms quote 48–96 logical qubits while superconducting quotes 1–2; holds only at distance 2–4 and only where acceptance stays above ~50%.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Block codes whose rate k/n is a large fraction of unity and whose logical Cliffords run transversally — depth-one layers of two-local physical gates — instead of d rounds of lattice surgery. Four members define the node. The iceberg code [[k+2,k,2]] detects any single-qubit error (Quantinuum: Self, Benedetti, Amaro; Nature Physics 20, 219, 2024-07-26) D[3]. Two-level concatenation gives [[(k₁+2)(k₂+2), k₁k₂, 4]]; [[80,48,4]] (k₁=6, k₂=8) is the largest cycle executed anywhere D[1]. The tesseract colour code [[16,6,4]] is a doubly-even self-dual 4D CSS code from the [16,5,8] Reed–Muller code (subsystem variant [[16,4,2,4]]), its logical Clifford group depth-one D[5]. Goto's many-hypercube codes concatenate [[4,2,2]] blocks to ~30% rate S[7].
Coordinates: no carrier of its own (affinity 0.0), it inherits the platform's; no characteristic time and no entangling determinism here; no readout of its own; mobility by physical transport of the carriers, which supplies the required all-to-all; no control modality, placed nowhere; error structure as the code sees it, depolarising Pauli noise; no manufacturing.
Physics & limits
[[80,48,4]] costs 1.67 physical qubits per logical at distance 4 D[1], the tesseract 2.67 D[5]; a teraquop surface code costs 650 under 0.1% noise S[15], IBM's [[144,12,12]] 24 at distance 12 D[16]. The comparison is not like-for-like, and that is the limitation: distance 4 corrects one error, suppression goes roughly as p², and there is no Λ-style exponential handle. Distance 2 corrects nothing — it detects, and detection means discarding.
Hence acceptance: the [[80,48,4]] cycle accepted 0.62(2) of shots after post-selecting uncorrectable errors D[1], and the 64-logical XY-model simulation accepted 3.2% at algorithmic depth D[8]. Acceptance falls exponentially in circuit volume, so a claim here that omits it is unreadable.
Transversality is not universality (Eastin–Knill): magic states come from outside the block — [[6,2,2]] at 7×10⁻⁵ on ions D[12], 5-to-1 colour-code distillation on atoms D[11]. Transversal CNOT correlates errors across blocks, so decoding must be block-wide; algorithmic fault tolerance is the compensating theory, a constant number of syndrome rounds per logical gate rather than d S[10]. Ion leakage at 1.1×10⁻⁵ per Clifford D[8] and atom loss are not Pauli errors, so loss-aware decoding is a precondition.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 3 Sep 2026: 48 error-corrected logical qubits in one [[80,48,4]] block on a 98-qubit machine, logical gate infidelity (1.0–1.2)×10⁻⁴ against ~8×10⁻⁴ bare physical two-qubit error D[1][8]. Typical at scale is thinner — that platform's 94 "logical" qubits are distance-2 iceberg, detection only D[1].
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | Iceberg [[k+2,k,2]]: 8 logical qubits, 256 layers, logical quantum volume 2⁸ | Quantinuum | D[3] |
| 2024-09 | Tesseract [[16,6,4]]: graph states on 12 logical qubits, 5 correction rounds | Microsoft + Quantinuum | D[4] |
| 2025-11 | [[16,6,4]] on 448 atoms: 96 logical qubits active, hundreds of teleportations | Harvard/MIT/QuEra | D[2] |
| 2026-02 | [[80,48,4]]: 48 corrected logical qubits, cycle infidelity ≤4×10⁻⁵, acceptance 0.62(2) | Quantinuum Helios | D[1] |
| 2026-06 | Carbon [[12,2,4]] + tesseract: 11×–800× logical-error improvement | Microsoft + Quantinuum | D[4] |
The dominant budget term is the residual weight-2 error at distance 4 plus the discarded fraction: at 62% acceptance per cycle, a hundred-cycle circuit is out of reach.
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication of its own; the dependency is the connectivity hardware. On ions that is the QCCD trap — Helios runs 1,228 electrodes and at least seven laser wavelengths, and Sol (2027) moves to a Honeywell-fabricated 2D grid trap D[8]R[27]. On atoms it is AOD/SLM tweezer optics and the laser chain D[2]. Single points of failure: ion-trap chip fabrication (Honeywell in-house; IonQ bought SkyWater's foundry, ~$1.8 B, closed 2026-07-31 G), acousto-optic deflectors, high-power lasers. Export control attaches to the machines, not the mathematics: US EAR quantum-computer controls and EU dual-use equivalents cover traps and lasers; the codes are published and ship as software.
Control, readout & I/O burden
The burden is decoding, not wiring. Syndrome extraction is shallow, but each transversal gate correlates errors across the block, so the decoder handles block-wide syndromes and, on atoms, loss flags, inside the reaction time. Not yet binding: ion cycles run 1–5 ms and atom cycles ~1–4.5 ms D[8]D[2] against decoders at tens of microseconds. Pinnacle instead assumes a 1 µs cycle and 10 µs reaction time S[6] — superconducting or photonic numbers, where real-time correlated decoding becomes the wall. At 10³ physical qubits one [[80,48,4]] block plus routing fits; at 10⁴ the constraint is all-to-all between blocks; at 10⁶ the family does not close without long-range couplers or bounded-degree qLDPC.
Role in the stack
Three paths: ions with QCCD and laser gates (Quantinuum, AQT); ions with electronic gates and chip control (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art); alkali neutral atoms (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google). It requires transport-supplied connectivity — AOD tweezer transport in a zoned architecture, ion shuttling through QCCD junctions and grid traps, or a single chain's motional bus — and provides for correlated, loss-aware decoding. It replaces the surface code at an explicit price: the surface code needs only nearest-neighbour coupling and has a mature ~1% threshold with exponential distance scaling, while this family needs all-to-all and buys width instead of depth, and it conflicts with nearest-neighbour connectivity outright.
Hub reading: this node explains the largest divergence in the 2026 fault-tolerance table — 48 and 96 logical qubits on ions and atoms against 1–2 on superconducting — a connectivity fact, not a qubit-quality fact. It adds no clock of its own; it sets the QEC cycles per logical layer, ≈1 with transversal gates plus correlated decoding versus ≈d for lattice surgery S[10]. Derived clock (= sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset): 9.66 ms on the ion QCCD path, transport-set, against the ~55 ms Helios full-width layer, and 1.31 ms on the atom path against a measured ~1–4.5 ms round. Empty slots nearby: no high-rate transversal code on a nearest-neighbour platform, no member above distance 4, no magic-state factory inside a high-rate block.
Verification (QCVV)
Headline numbers come from repeated logical preparation and measurement in both bases, post-selected on detected-but-uncorrectable events. Two cautions: the Helios ≤4×10⁻⁵ cycle figure is a confidence upper bound from zero logical errors in 5,000 shots per basis, not a measured rate D[1]; and no number is interpretable without its acceptance D[1]D[8]. Leakage and loss sit outside the Pauli model — IonQ's [[18,4,3]] break-even needed leakage post-selection D[9]. Nothing here reports Λ-style distance scaling. Replication is good: the tesseract has run on two unrelated platforms D[4]D[2].
Conflicts. The tesseract is [[16,6,4]], not [[16,4,4]] — I trust the Error Correction Zoo entry and the arXiv abstract D[5]D[4]. "48 corrected" and "94 detected" on Helios are different codes at different distances, routinely conflated D[1]. Iceberg's sub-100,000-qubit RSA-2048 claim assumes p=10⁻³ with 1 µs cycles S[6], not comparable to Gidney's <1 M S[14].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | developer | US/UK | Introduced the iceberg code; ran [[80,48,4]] on Helios | D[1]D[3] |
| Microsoft Quantum | developer / user | US | Co-authored the tesseract demonstrations on Quantinuum hardware | D[4] |
| Harvard/MIT (Lukin) | research | US | [[16,6,4]] with 96 logical qubits on 448 atoms | D[2] |
| QuEra | developer | US | Commercialises that architecture; Libra 2028 targets >256 logical | RG |
| IonQ (incl. Oxford Ionics) | developer | US/UK | Nine codes on 40 ions incl. [[18,4,3]] break-even; Iceberg partner | D[9]C[19] |
| Iceberg Quantum | supplier (architecture) | AU/DE/US | Only pure-play: licenses high-rate/qLDPC architectures (Pinnacle) | S[6]P[17] |
| DARPA | funder | US | QBI Stage B funds Quantinuum, IonQ, QuEra, Atom Computing | G |
| IBM | competitor | US | Bivariate-bicycle qLDPC is the substitution threat | D[16] |
Money.
- 2025-03-24 · Iceberg Quantum · pre-seed · $2 M · Blackbird lead, LocalGlobe · closed P[18]
- 2025-09-04 · Quantinuum · equity · 600 M at 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · closed G
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · closed G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, up to $15 M each, eleven performers · announced G
- 2026-02-13 · Iceberg Quantum · seed · 6 M · LocalGlobe lead, Blackbird, DCVC · cumulative ~8 M · closed P[17]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B gross, Nasdaq QNT; Q2-2026 revenue 8.0 M · closed G
- 2026-06-16 · Atom Computing · 100 M Series C + 100 M DoC CHIPS LOI · >$300 M · closed + LOI G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater Technology · ~$1.8 B · closed G
Market & supply chain. Nobody sells a code. Value accrues to machine vendors that can quote logical-qubit counts (Quantinuum, QuEra, Atom/Microsoft), to one architecture licensor (Iceberg Quantum C[19]), and to the decoder layer (Riverlane, NVIDIA's NVQLink transport G). Concentration risk is extreme: the experimental record rests on three groups and two hardware families, one of which authored both the code and the machine. Unit economics are the rate — 1.67 physical per logical at d=4 D[1] against 650 for a teraquop surface code S[15]. Goals paid for: G3 primarily, G2 (bare iceberg as a cheap detection layer D[3]), G7 where a machine is sold in logical qubits, G4 only if concatenation beyond d=4 survives leakage.
IP & standards. The iceberg code is published (Nature Physics 2024) D[3] and the tesseract catalogued in the open Error Correction Zoo P[5]; Microsoft and Quantinuum publish jointly rather than cross-licensing visibly D[4]. Pinnacle is a preprint with no disclosed patent position S[6]. No dated patent count exists for this code family — the PatSnap figures cited are device-class PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Tooling is open; no standards body governs code choice.
Roadmaps & track record. Quantinuum (promised 2024-09 · Sol 2027 ~100 logical, Apollo 2029 · Helios on schedule 2025-11, [[80,48,4]] delivered 2026-02) RG — credible; code results ran ahead of the hardware. QuEra/Harvard (promised 2024-01 · 100 logical in 2026 · slipped to Libra 2028) RG — the 96 logical qubits were physics, not product. IonQ (promised 2025-06 · 25–50 physical per logical by 2030) RG — needs high-rate codes; its 2020 roadmap missed 2026 by ~40×. Iceberg Quantum (promised 2026-02 · partners at utility scale in 3–5 years) P[17] — seed-stage, no hardware.
Strategic reading. Winners: all-to-all platforms and anyone selling logical-qubit counts. Losers: 2D-local platforms, which must buy long-range couplers to compete on rate. The substitution threat is near — bounded-degree qLDPC gets most of the rate and real distance scaling without all-to-all D[16]; if IBM's gross-code module works in 2026–27, this family retreats to cheap distance-2/4 detection. Bargaining power sits with hardware vendors; a code-architecture supplier has none unless its IP proves essential.
Open niche: measurement discipline here is weak in a way that suits a small QCVV house. Nobody has published a standard for acceptance-weighted logical performance — an acceptance-versus-volume curve, logical layer fidelity under block load, and whether a headline number is a measured rate or a zero-error confidence bound (the Helios ≤4×10⁻⁵ is the latter D[1]). A protocol making those mandatory, plus a decoder harness injecting loss and leakage rather than Pauli noise, would be usable by every actor above.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: a distance-6 or -8 member of the concatenated iceberg family runs with acceptance above 0.5 (Sol, 2027); a high-rate block is sustained over ≥50 QEC cycles without post-selection; or a partner names Pinnacle in a published roadmap by end-2027. Demote if 2027 machines still quote logical counts only at single-digit-percent acceptance at depth, or if IBM's gross-code module matches the rate at distance 12 on degree-≤7 connectivity. Best case by 2029: Apollo- and Libra-class machines run hundreds of logical qubits at constant syndrome rounds per logical gate S[6]S[14]. Worst case: the family stays a detection layer and bounded-degree qLDPC takes the fault-tolerant road.
Open questions: (1) does concatenation to d≥6 keep the rate advantage once leakage and loss are modelled honestly? (2) can a magic-state factory live inside a high-rate block? (3) what is the true acceptance scaling with circuit volume? (4) can block-wide loss-aware decoders keep up at 1 µs cycles? (5) is any nearest-neighbour route cheaper than long-range couplers? Watch Sol's first logical results, Quantinuum's unpublished "near five-nines" code-family claim, IBM Kookaburra, and the first partner adoption of Pinnacle.
Sources
[1] Quantinuum · "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" (concatenated iceberg codes on Helios) · arXiv:2602.22211 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.22211
[2] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer" · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 (preprint arXiv:2506.20661)
[3] C. N. Self, M. Benedetti, D. Amaro (Quantinuum) · "Protecting expressive circuits with a quantum error detection code" · Nature Physics 20, 219–224 · published 2024-07-26 · https://arxiv.org/abs/2211.06703
[4] A. Paetznick, B. W. Reichardt, M. P. da Silva, C. Ryan-Anderson et al. (Microsoft Quantum; Quantinuum) · "Improved quantum processor logical error rates via correction and detection" · Nature 654 (8118) · 2026-06-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y (preprint arXiv:2409.04628, 2024-09-06)
[5] Error Correction Zoo P · "[[16,6,4]] tesseract color code" · accessed 2026-09-03 · https://errorcorrectionzoo.org/c/stab_16_6_4
[6] P. Webster, L. Berent, O. Chandra, E. T. Hockings, N. Baspin, F. Thomsen, S. C. Smith, L. Z. Cohen (Iceberg Quantum) · "Pinnacle" fault-tolerant architecture · arXiv:2602.11457 · 2026-02-12 (rev. 2026-05-05) · https://arxiv.org/abs/2602.11457
[7] H. Goto (Toshiba) · "Many-hypercube codes: high-rate quantum error-correcting codes for high-performance fault-tolerant quantum computation" · Science Advances 10, eadp6388 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2403.16054
[8] Quantinuum · Helios system paper · arXiv:2511.05465 · Nature 2026-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4
[9] IonQ · "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" · arXiv:2606.06455 · https://arxiv.org/abs/2606.06455
[10] H. Zhou et al. · "Algorithmic fault tolerance for fast quantum computing" · arXiv:2406.17653 · https://arxiv.org/abs/2406.17653
[11] Harvard/MIT/QuEra · "Experimental demonstration of logical magic state distillation" · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3
[12] Quantinuum · magic states in the [[6,2,2]] code · arXiv:2506.14688 · https://arxiv.org/abs/2506.14688
[13] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (transversal; RSA-2048 resource estimate) · arXiv:2505.15907 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[14] C. Gidney (Google) · "How to factor 2048-bit RSA integers with less than a million noisy qubits" · arXiv:2505.15917 · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15917
[15] C. Gidney, C. Jones (Google) · teraquop footprint, surface vs colour codes · arXiv:2312.08813 · 2023-12-14 · https://arxiv.org/abs/2312.08813
[16] S. Bravyi et al. (IBM) · "High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory" ([[144,12,12]] gross code) · Nature 627, 778 · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[17] The Quantum Insider P · "Iceberg Quantum unveils Pinnacle architecture … and raises $6 million seed round" · 2026-02-13 · https://thequantuminsider.com/2026/02/13/trifecta-iceberg-quantum-unveils-pinnacle-architecture-claims-sub-100000-qubits-could-break-rsa-2048-and-raises-6-million-seed-round/
[18] HPCwire P · "Iceberg Quantum launches with $2M and PsiQuantum partnership" · 2025-03-24 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/iceberg-quantum-launches-with-2m-and-psiquantum-partnership/
[19] Iceberg Quantum C · company site: founders and hardware partners (PsiQuantum 2025-03, Oxford Ionics 2025-07, Diraq 2025-08) · accessed 2026-09-03 · https://www.iceberg-quantum.com/
[20] Honeywell · "600 million capital raise for Quantinuum at 10B pre-money" · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[21] Quantinuum · IPO pricing, 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering ; Q2-2026 results · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results
[22] IonQ · completion of Oxford Ionics acquisition · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum ; completion of SkyWater acquisition · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[23] QuEra · $230 M financing · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing ; Libra 2028 roadmap · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[24] Atom Computing · ">$300 million" raise including DoC letter of intent · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html ; QuNorth "Magne" order · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[25] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[26] IonQ · accelerated roadmap · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[27] Quantinuum · accelerated roadmap (Helios → Sol → Apollo) · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
[28] Atom Computing/Microsoft · toric-code logical qubits with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
Open verification items
- Iceberg Quantum's headquarters: trade press describes a Berlin base with a US presence while the founding institution is the University of Sydney P[17]C[19]; the company site gives no location. Recorded AU/DE/US, unresolved.
- Acceptance for the Harvard [[16,6,4]] 96-logical-qubit runs is not quoted in the sources consulted; only the ion-side figures (0.62(2), 3.2%) are verified.
- Quantinuum's Q2-2026 call claim of "near five-nines logical fidelity with a novel code family" has no public paper as of 2026-09-03; whether it refers to this family is unverified.
- No dated patent-database count exists for this code family; the PatSnap figures cited are device-class only.
- Goto's many-hypercube codes have no hardware demonstration found; the 30% rate (64 logical in 216 physical) is simulation only S[7].
Конкатенированные коды высокой скорости с трансверсальными гейтами
Много логических кубитов на блок (iceberg, tesseract, конкатенированный [[4,2,2]]), клиффордовы гейты трансверсальны, заплачено связностью «все со всеми» и постселекцией.
Вердикт. Причина, по которой ионы и атомы называют 48–96 логических кубитов, а сверхпроводники — 1–2; работает лишь на расстоянии 2–4 и лишь там, где доля принятых прогонов держится выше ~50%.
Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Блочные коды, чья скорость k/n составляет заметную долю единицы и чьи логические клиффордовы операции выполняются трансверсально — слоями глубины один из двухлокальных физических гейтов — вместо d раундов решёточной хирургии. Узел определяют четыре представителя. Код iceberg [[k+2,k,2]] обнаруживает любую однокубитную ошибку (Quantinuum: Self, Benedetti, Amaro; Nature Physics 20, 219, 2024-07-26) D[3]. Двухуровневая конкатенация даёт [[(k₁+2)(k₂+2), k₁k₂, 4]]; [[80,48,4]] (k₁=6, k₂=8) — самый крупный цикл, исполненный где-либо D[1]. Цветной код tesseract [[16,6,4]] — дважды чётный самодуальный четырёхмерный CSS-код, построенный из кода Reed–Muller [16,5,8] (подсистемный вариант [[16,4,2,4]]), его логическая клиффордова группа имеет глубину один D[5]. Коды many-hypercube Goto конкатенируют блоки [[4,2,2]] до скорости ~30% S[7].
Координаты: собственного носителя нет (сродство 0.0), носитель наследуется от платформы; ни характерного времени, ни детерминированности запутывания здесь нет; собственного считывания нет; подвижность обеспечивается физическим транспортом носителей, который и даёт требуемую связность «все со всеми»; модальности управления нет, размещение отсутствует; структура ошибок с точки зрения кода — деполяризующий паулиевский шум; производства нет.
Физика и пределы
[[80,48,4]] стоит 1.67 физического кубита на один логический при расстоянии 4 D[1], tesseract — 2.67 D[5]; поверхностный код в режиме teraquop стоит 650 при шуме 0.1% S[15], а [[144,12,12]] от IBM — 24 при расстоянии 12 D[16]. Сравнение неравноценно, и в этом-то и ограничение: расстояние 4 исправляет одну ошибку, подавление идёт примерно как p², и никакой экспоненциальной ручки в стиле Λ здесь нет. Расстояние 2 не исправляет ничего: оно обнаруживает, а обнаружение означает выбрасывание прогона.
Отсюда доля принятых прогонов: цикл [[80,48,4]] принял 0.62(2) прогонов после постселекции по неисправимым ошибкам D[1], а моделирование XY-модели на 64 логических кубитах приняло 3.2% при алгоритмической глубине D[8]. Доля принятых прогонов падает экспоненциально по объёму схемы, поэтому заявление, в котором она опущена, попросту нечитаемо.
Трансверсальность — не универсальность (теорема Eastin–Knill): магические состояния приходят извне блока — [[6,2,2]] на уровне 7×10⁻⁵ на ионах D[12], дистилляция «5 в 1» на цветном коде на атомах D[11]. Трансверсальный CNOT коррелирует ошибки между блоками, поэтому декодирование обязано быть общеблочным; компенсирующая теория — алгоритмическая отказоустойчивость, дающая постоянное число раундов съёма синдрома на логический гейт вместо d S[10]. Утечка на ионах на уровне 1.1×10⁻⁵ на клиффорд D[8] и потеря атомов не являются паулиевскими ошибками, так что декодирование с учётом потерь есть предварительное условие.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 3 сентября 2026 г.: 48 логических кубитов с коррекцией ошибок в одном блоке [[80,48,4]] на машине из 98 кубитов, неточность логического гейта (1.0–1.2)×10⁻⁴ против ~8×10⁻⁴ «голой» физической двухкубитной ошибки D[1][8]. Типичное при масштабе жиже: те 94 «логических» кубита на той же платформе — iceberg расстояния 2, только обнаружение D[1].
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | Iceberg [[k+2,k,2]]: 8 логических кубитов, 256 слоёв, логический квантовый объём 2⁸ | Quantinuum | D[3] |
| 2024-09 | Tesseract [[16,6,4]]: графовые состояния на 12 логических кубитах, 5 раундов коррекции | Microsoft + Quantinuum | D[4] |
| 2025-11 | [[16,6,4]] на 448 атомах: активны 96 логических кубитов, сотни телепортаций | Harvard/MIT/QuEra | D[2] |
| 2026-02 | [[80,48,4]]: 48 логических кубитов с коррекцией, неточность цикла ≤4×10⁻⁵, доля принятых прогонов 0.62(2) | Quantinuum Helios | D[1] |
| 2026-06 | Carbon [[12,2,4]] + tesseract: улучшение логической ошибки в 11×–800× | Microsoft + Quantinuum | D[4] |
Доминирующая статья бюджета — остаточная ошибка веса 2 при расстоянии 4 плюс отбрасываемая доля прогонов: при 62% принятых за цикл схема из ста циклов недостижима.
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного изготовления нет; зависимость — аппаратура связности. У ионов это QCCD-ловушка: Helios работает с 1,228 электродами и как минимум семью лазерными длинами волн, а Sol (2027) переходит на двумерную сеточную ловушку производства Honeywell D[8]R[27]. У атомов это оптика пинцетов на AOD/SLM и лазерная цепочка D[2]. Единые точки отказа: изготовление кристаллов ионных ловушек (у Honeywell собственное; IonQ купила фабрику (foundry) SkyWater, ~$1.8 B, сделка закрыта 2026-07-31 G), акустооптические дефлекторы, мощные лазеры. Экспортный контроль цепляется к машинам, а не к математике: ограничения US EAR на квантовые вычислители и их аналоги в режиме двойного назначения ЕС покрывают ловушки и лазеры; сами коды опубликованы и поставляются как программное обеспечение.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Нагрузка ложится на декодирование, а не на разводку. Съём синдрома неглубок, но каждый трансверсальный гейт коррелирует ошибки по всему блоку, поэтому декодер обязан обработать общеблочные синдромы, а на атомах ещё и флаги потерь, уложившись во время реакции. Пока это не является связывающим ограничением: ионные циклы идут 1–5 ms, атомные ~1–4.5 ms D[8]D[2] против декодеров с временами в десятки микросекунд. Pinnacle же предполагает цикл 1 µs и время реакции 10 µs S[6] — это уже сверхпроводниковые или фотонные числа, при которых стеной становится коррелированное декодирование в реальном времени. На 10³ физических кубитах один блок [[80,48,4]] плюс маршрутизация помещаются; на 10⁴ ограничением становится связность «все со всеми» между блоками; на 10⁶ семейство не сходится без дальних каплеров или qLDPC ограниченной степени.
Роль в стеке
Три пути платформ: ионы с QCCD и лазерными гейтами (Quantinuum, AQT); ионы с электронными гейтами и управлением на кристалле (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art); нейтральные щелочные атомы (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google). Он требует связности, обеспечиваемой транспортом, — переноса оптическим пинцетом на AOD в зонированной архитектуре, шаттлинга ионов через узлы QCCD и сеточные ловушки либо колебательной шины одиночной цепочки — и даёт нагрузку коррелированному декодированию с учётом потерь. Он заменяет поверхностный код по явной цене: поверхностному коду достаточно связи ближайших соседей, у него зрелый порог ~1% и экспоненциальное масштабирование по расстоянию, тогда как это семейство требует связности «все со всеми» и покупает ширину вместо глубины; со связностью только между ближайшими соседями оно конфликтует напрямую.
Прочтение как хаба: этот узел объясняет крупнейшее расхождение в таблице отказоустойчивости 2026 г. — 48 и 96 логических кубитов на ионах и атомах против 1–2 на сверхпроводниках, — и это факт о связности, а не о качестве кубитов. Собственного такта он не добавляет; он задаёт число циклов QEC на логический слой: ≈1 при трансверсальных гейтах вместе с коррелированным декодированием против ≈d у решёточной хирургии S[10]. Производный такт (= сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс): 9.66 ms на ионном пути с QCCD, задан транспортом, против слоя полной ширины ~55 ms у Helios, и 1.31 ms на атомном пути против измеренного раунда ~1–4.5 ms. Соседние пустые слоты: нет трансверсального кода высокой скорости на платформе со связностью ближайших соседей, нет представителя с расстоянием выше 4, нет фабрики магических состояний внутри блока высокой скорости.
Верификация (QCVV)
Заголовочные числа получены многократной логической подготовкой и измерением в обоих базисах с постселекцией по обнаруженным, но неисправимым событиям. Две оговорки: цифра цикла Helios ≤4×10⁻⁵ — доверительная верхняя граница, полученная из нуля логических ошибок в 5,000 прогонах на базис, а не измеренная частота D[1]; и ни одно число не интерпретируемо без сопутствующей доли принятых прогонов D[1]D[8]. Утечка и потеря лежат вне паулиевской модели: безубыточность IonQ на [[18,4,3]] потребовала постселекции по утечке D[9]. Ни одна работа здесь не сообщает о масштабировании по расстоянию в стиле Λ. С воспроизводимостью хорошо: tesseract запускался на двух не связанных между собой платформах D[4]D[2].
Конфликты. Tesseract — это [[16,6,4]], а не [[16,4,4]]: доверяем записи в Error Correction Zoo и аннотации на arXiv D[5]D[4]. «48 с коррекцией» и «94 с обнаружением» на Helios — разные коды на разных расстояниях, которые регулярно смешивают D[1]. Заявление Iceberg о взломе RSA-2048 менее чем на 100,000 кубитах предполагает p=10⁻³ при циклах 1 µs S[6] и несопоставимо с оценкой Gidney «<1 M» S[14].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Ввёл код iceberg; исполнил [[80,48,4]] на Helios | D[1]D[3] |
| Microsoft Quantum | разработчик / пользователь | США | Соавтор демонстраций tesseract на аппаратуре Quantinuum | D[4] |
| Harvard/MIT (Lukin) | исследования | США | [[16,6,4]] с 96 логическими кубитами на 448 атомах | D[2] |
| QuEra | разработчик | США | Коммерциализирует эту архитектуру; Libra 2028 нацелен на >256 логических | RG |
| IonQ (включая Oxford Ionics) | разработчик | США/Великобритания | Девять кодов на 40 ионах, включая безубыточность на [[18,4,3]]; партнёр Iceberg | D[9]C[19] |
| Iceberg Quantum | поставщик (архитектура) | Австралия/Германия/США | Единственная профильная компания: лицензирует архитектуры высокой скорости и qLDPC (Pinnacle) | S[6]P[17] |
| DARPA | финансирующая сторона | США | QBI Stage B финансирует Quantinuum, IonQ, QuEra, Atom Computing | G |
| IBM | конкурент | США | qLDPC типа bivariate bicycle — угроза замещения | D[16] |
Деньги.
- 2025-03-24 · Iceberg Quantum · pre-seed · $2 M · ведущий инвестор Blackbird, LocalGlobe · закрыто P[18]
- 2025-09-04 · Quantinuum · долевое финансирование · 600 M при оценке 10 B до размещения · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · закрыто G
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · закрыто G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, до $15 M каждому, одиннадцать исполнителей · объявлено G
- 2026-02-13 · Iceberg Quantum · посевной раунд · 6 M · ведущий инвестор LocalGlobe, Blackbird, DCVC · накопленным итогом ~8 M · закрыто P[17]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B брутто, Nasdaq QNT; выручка за Q2-2026 8.0 M · закрыто G
- 2026-06-16 · Atom Computing · Series C на 100 M + письмо о намерениях DoC по CHIPS на 100 M · >$300 M · закрыто + LOI G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater Technology · ~$1.8 B · закрыто G
Рынок и цепочка поставок. Кода никто не продаёт. Стоимость накапливается у поставщиков машин, способных назвать число логических кубитов (Quantinuum, QuEra, Atom/Microsoft), у единственного лицензиара архитектуры (Iceberg Quantum C[19]) и на уровне декодера (Riverlane, транспорт NVQLink от NVIDIA G). Риск концентрации предельный: экспериментальная база держится на трёх группах и двух семействах аппаратуры, причём одно из них является автором и кода, и машины. Экономика единицы — это скорость кода: 1.67 физического на логический при d=4 D[1] против 650 у поверхностного кода в режиме teraquop S[15]. Оплачиваемые цели: прежде всего G3, далее G2 (голый iceberg как дешёвый слой обнаружения D[3]), G7 там, где машина продаётся в логических кубитах, и G4 — только если конкатенация за пределы d=4 переживёт утечку.
ИС и стандарты. Код iceberg опубликован (Nature Physics 2024) D[3], а tesseract каталогизирован в открытом Error Correction Zoo P[5]; Microsoft и Quantinuum публикуются совместно, а не занимаются видимым перекрёстным лицензированием D[4]. Pinnacle — препринт без раскрытой патентной позиции S[6]. Датированного патентного счёта для этого семейства кодов не существует: приводимые цифры PatSnap относятся к классу устройств PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Инструментарий открыт; выбор кода не регулируется никаким органом стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum (обещано 2024-09 · Sol 2027, ~100 логических, Apollo 2029 · Helios в срок 2025-11, [[80,48,4]] поставлен 2026-02) RG — заслуживает доверия; результаты по кодам шли впереди аппаратуры. QuEra/Harvard (обещано 2024-01 · 100 логических в 2026 г. · съехало на Libra 2028) RG — те 96 логических кубитов были физикой, а не продуктом. IonQ (обещано 2025-06 · 25–50 физических на один логический к 2030 г.) RG — нуждается в кодах высокой скорости; её дорожная карта 2020 г. промахнулась по 2026 г. примерно в 40×. Iceberg Quantum (обещано 2026-02 · партнёры на промышленном масштабе через 3–5 лет) P[17] — посевная стадия, аппаратуры нет.
Стратегическое прочтение. Выигрывают: платформы со связностью «все со всеми» и все, кто продаёт число логических кубитов. Проигрывают: 2D-локальные платформы, вынужденные покупать дальние каплеры, чтобы конкурировать по скорости кода. Угроза замещения близка — qLDPC ограниченной степени получает бо́льшую часть той же скорости и настоящее масштабирование по расстоянию без связности «все со всеми» D[16]; если модуль IBM на gross-коде заработает в 2026–27 гг., это семейство отступит к дешёвому обнаружению на расстояниях 2/4. Переговорная сила у поставщиков аппаратуры; у поставщика кодовой архитектуры её нет, если только его ИС не окажется существенной.
Открытая ниша: измерительная дисциплина здесь слаба ровно так, как это выгодно небольшой QCVV-конторе. Никто не опубликовал стандарта на логические характеристики, взвешенные по доле принятых прогонов: кривую «доля принятых против объёма схемы», логическую точность слоя под блочной нагрузкой и указание на то, является ли заголовочное число измеренной частотой или доверительной границей при нуле наблюдённых ошибок (у Helios ≤4×10⁻⁵ — именно второе D[1]). Протокол, делающий это обязательным, плюс стенд декодера, вбрасывающий потери и утечку, а не паулиевский шум, годился бы каждому из перечисленных выше акторов.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если: представитель конкатенированного семейства iceberg с расстоянием 6 или 8 отработает при доле принятых прогонов выше 0.5 (Sol, 2027); блок высокой скорости удержится на протяжении ≥50 циклов QEC без постселекции; либо партнёр назовёт Pinnacle в опубликованной дорожной карте до конца 2027 г. Понизить, если машины 2027 г. по-прежнему будут называть числа логических кубитов лишь при однозначно-процентной доле принятых прогонов на глубине или если модуль IBM на gross-коде сравняется по скорости кода при расстоянии 12 на связности степени ≤7. Лучший случай к 2029 г.: машины классов Apollo и Libra исполняют сотни логических кубитов при постоянном числе раундов съёма синдрома на логический гейт S[6]S[14]. Худший случай: семейство остаётся слоем обнаружения, а отказоустойчивую дорогу забирает qLDPC ограниченной степени.
Открытые вопросы: (1) сохраняет ли конкатенация до d≥6 выигрыш по скорости кода, если честно смоделировать утечку и потерю? (2) может ли фабрика магических состояний жить внутри блока высокой скорости? (3) каково истинное масштабирование доли принятых прогонов с объёмом схемы? (4) успеют ли общеблочные декодеры с учётом потерь при циклах 1 µs? (5) есть ли маршрут на ближайших соседях дешевле дальних каплеров? Следить за первыми логическими результатами Sol, за неопубликованным заявлением Quantinuum о «почти пяти девятках» на новом семействе кодов, за IBM Kookaburra и за первым внедрением Pinnacle партнёром.
Источники
[1] Quantinuum · "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" (concatenated iceberg codes on Helios) · arXiv:2602.22211 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.22211
[2] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra) · "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer" · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 (preprint arXiv:2506.20661)
[3] C. N. Self, M. Benedetti, D. Amaro (Quantinuum) · "Protecting expressive circuits with a quantum error detection code" · Nature Physics 20, 219–224 · published 2024-07-26 · https://arxiv.org/abs/2211.06703
[4] A. Paetznick, B. W. Reichardt, M. P. da Silva, C. Ryan-Anderson et al. (Microsoft Quantum; Quantinuum) · "Improved quantum processor logical error rates via correction and detection" · Nature 654 (8118) · 2026-06-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y (preprint arXiv:2409.04628, 2024-09-06)
[5] Error Correction Zoo P · "[[16,6,4]] tesseract color code" · accessed 2026-09-03 · https://errorcorrectionzoo.org/c/stab_16_6_4
[6] P. Webster, L. Berent, O. Chandra, E. T. Hockings, N. Baspin, F. Thomsen, S. C. Smith, L. Z. Cohen (Iceberg Quantum) · "Pinnacle" fault-tolerant architecture · arXiv:2602.11457 · 2026-02-12 (rev. 2026-05-05) · https://arxiv.org/abs/2602.11457
[7] H. Goto (Toshiba) · "Many-hypercube codes: high-rate quantum error-correcting codes for high-performance fault-tolerant quantum computation" · Science Advances 10, eadp6388 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2403.16054
[8] Quantinuum · Helios system paper · arXiv:2511.05465 · Nature 2026-06 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4
[9] IonQ · "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" · arXiv:2606.06455 · https://arxiv.org/abs/2606.06455
[10] H. Zhou et al. · "Algorithmic fault tolerance for fast quantum computing" · arXiv:2406.17653 · https://arxiv.org/abs/2406.17653
[11] Harvard/MIT/QuEra · "Experimental demonstration of logical magic state distillation" · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3
[12] Quantinuum · magic states in the [[6,2,2]] code · arXiv:2506.14688 · https://arxiv.org/abs/2506.14688
[13] Neutral-atom fault-tolerant architecture study (transversal; RSA-2048 resource estimate) · arXiv:2505.15907 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[14] C. Gidney (Google) · "How to factor 2048-bit RSA integers with less than a million noisy qubits" · arXiv:2505.15917 · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15917
[15] C. Gidney, C. Jones (Google) · teraquop footprint, surface vs colour codes · arXiv:2312.08813 · 2023-12-14 · https://arxiv.org/abs/2312.08813
[16] S. Bravyi et al. (IBM) · "High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory" ([[144,12,12]] gross code) · Nature 627, 778 · 2024-03-27 · https://arxiv.org/abs/2308.07915
[17] The Quantum Insider P · "Iceberg Quantum unveils Pinnacle architecture … and raises $6 million seed round" · 2026-02-13 · https://thequantuminsider.com/2026/02/13/trifecta-iceberg-quantum-unveils-pinnacle-architecture-claims-sub-100000-qubits-could-break-rsa-2048-and-raises-6-million-seed-round/
[18] HPCwire P · "Iceberg Quantum launches with $2M and PsiQuantum partnership" · 2025-03-24 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/iceberg-quantum-launches-with-2m-and-psiquantum-partnership/
[19] Iceberg Quantum C · company site: founders and hardware partners (PsiQuantum 2025-03, Oxford Ionics 2025-07, Diraq 2025-08) · accessed 2026-09-03 · https://www.iceberg-quantum.com/
[20] Honeywell · "600 million capital raise for Quantinuum at 10B pre-money" · 2025-09-04 · https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale
[21] Quantinuum · IPO pricing, 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering ; Q2-2026 results · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results
[22] IonQ · completion of Oxford Ionics acquisition · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum ; completion of SkyWater acquisition · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
[23] QuEra · $230 M financing · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing ; Libra 2028 roadmap · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
[24] Atom Computing · ">$300 million" raise including DoC letter of intent · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html ; QuNorth "Magne" order · https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/
[25] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[26] IonQ · accelerated roadmap · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality
[27] Quantinuum · accelerated roadmap (Helios → Sol → Apollo) · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030
[28] Atom Computing/Microsoft · toric-code logical qubits with continuous reloading · arXiv:2606.04079 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
Открытые пункты верификации
- Штаб-квартира Iceberg Quantum: отраслевая пресса описывает базу в Берлине с присутствием в США, тогда как учредившее её заведение — University of Sydney P[17]C[19]; на сайте компании местоположение не указано. Записано как Австралия/Германия/США, вопрос не решён.
- Доля принятых прогонов для запусков Harvard на [[16,6,4]] с 96 логическими кубитами в просмотренных источниках не приводится; проверены только цифры со стороны ионов (0.62(2), 3.2%).
- Заявление Quantinuum на отчётном звонке за Q2-2026 о «почти пяти девятках логической точности на новом семействе кодов» не подкреплено публичной статьёй по состоянию на 2026-09-03; относится ли оно к данному семейству, не проверено.
- Датированного счёта по патентным базам для этого семейства кодов не существует; приводимые цифры PatSnap относятся только к классу устройств.
- Аппаратной демонстрации кодов many-hypercube Goto не найдено; скорость 30% (64 логических в 216 физических) получена только в моделировании S[7].
Magic-state factory (cultivation / distillation / code switching)
The subsystem that manufactures non-Clifford resource states so a code with transversal Cliffords can run universal circuits.
Verdict. Three routes are demonstrated on three carriers, but every headline number is a post-selected stand-alone state; no factory has yet fed a real algorithm.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A magic-state factory manufactures the non-Clifford resource states — |T⟩, |H⟩, |CCZ⟩ — that gate teleportation injects to supply the rotation a host code cannot perform transversally. Eastin–Knill forbids a transversal universal gate set on any code with distance, so universality must be bought with space-time volume, and the factory is where that purchase is made. Bravyi and Kitaev showed in 2004–05 that Cliffords plus noisy ancillas give universality, and that ancillas polarised beyond roughly 65% along a magic direction purify asymptotically S[1]. Three families exist: distillation, code switching, and cultivation — grow and verify one state in place (Gidney, Shutty, Jones, 2024-09) S[2].
Coordinates. a — carrier affinity 0.5: a code-layer construct inheriting whatever carrier hosts it. b: no characteristic time of its own, entangling not applicable; it runs at the host's cycle. c — readout: none of its own, it consumes the host's mid-circuit measurement. d — mobility: static, a fixed tile region. e — control: no modality, no placement — compiled, not wired. f — error structure as the code sees it: Pauli. g — manufacturing: none.
Physics & limits
The factory converts fidelity into volume at a rate set by the protocol's suppression exponent. Fifteen-to-one distillation on the quantum Reed–Muller code suppresses input error cubically, so 10⁻⁹ from a 10⁻³ injected state needs two concatenated levels and the footprint that dominated the field's resource estimates. Cultivation changes the price rather than the exponent: a |T⟩ is grown in a small patch, checked fault-tolerantly, then escaped to a large one, reaching 2×10⁻⁹ under 10⁻³ uniform depolarising circuit noise and 4×10⁻¹¹ at 5×10⁻⁴, with about the gate count of a lattice-surgery CNOT of equal reliability and an order of magnitude fewer qubit-rounds than distillation S[2].
Two quantities set the floor. The host's physical error rate fixes achievable output error; the acceptance rate fixes throughput and has no analogue in code memory. All three routes are heralded, so a factory is a yield problem: Google retained 8% of attempts D[3], the [[6,2,2]] route discarded 14.8% D[5], code switching succeeded 82.58% of the time D[4]. The dangerous failure is the undetected one — a coherent logical fault entering the algorithm where no later correction helps — so required output error is roughly the inverse T-count: IBM's 10⁸-gate Starling target implies ~10⁻⁹ per state, exactly cultivation's theoretical figure. Erasure conversion, noise bias or faster cycles move the floor; a code with a transversal non-Clifford gate would delete the node.
Engineering state of the art
Best demonstrated is Google's cultivation run: 0.9999(1) fidelity at 8% retention, 40× error reduction, including code-switching into a surface code and a purpose-built fault-tolerant protocol to bound the fidelity D[3]. Typical at scale is nothing — as of 3 September 2026 no factory has run inside an algorithm anywhere, and every result is stand-alone and post-selected. Demonstrated (10⁻⁴) sits five orders above required (10⁻⁹), and acceptance looks harder to close than fidelity.
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2005 | Purification threshold ≈65% polarisation along a magic direction | Bravyi, Kitaev | S[1] |
| 2025-06-17 | Magic-state infidelity 7×10⁻⁵ at 14.8% discard; logical controlled-Hadamard ≤2.3×10⁻⁴, [[6,2,2]] on 8 qubits | Quantinuum | D[5] |
| 2025-07-14 | First logical-level 5-to-1 distillation, d=3 and d=5 colour codes, neutral atoms | QuEra, Harvard, MIT | D[7] |
| 2025-10-15 | Code switching [[15,1,3]]→[[7,1,3]]: ≤5.1(2.7)×10⁻⁴ at 82.58% success | Quantinuum | D[4] |
| 2025-12-15 | Cultivation on a superconducting processor: 0.9999(1), 8% acceptance, 40× | Google Quantum AI | D[3] |
The dominant budget term is the escape step, where the state enters a large patch and loses post-selection; below it sit host two-qubit errors, mean 1.2×10⁻³ on the leading transmon system C[17].
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing is fabricated: the bill of materials is host-code patches, mid-circuit measurement and classical compute, and the unit of cost is qubit-rounds. An attempt escaping to distance 15 implies a working region of order 10³ physical qubits per concurrent attempt, against a teraquop memory footprint of 650 physical per logical at 0.1% noise S[13] — a handful of logical qubits per factory, not the hundreds implied by two-level distillation. The supply chain is classical: real-time decoders (Riverlane, NVIDIA, Zurich Instruments), the accept/reject interconnect, and the tooling that certifies output; the verification stack is the single point of failure. Export-control exposure is inherited — controls attach to the host machine under the 2024 US quantum-computer rules, not to a code.
Control, readout & I/O burden
The factory adds no wires and one hard latency requirement: each attempt ends in an accept/reject verdict that must reach the scheduler before the state decays, so it rides the memory's real-time decode path and competes for its bandwidth. On a 1.1 µs superconducting cycle D[16] a distance-15 escape is about 17 µs per attempt, and at 8% acceptance the attempt rate must be ~12× consumption. On QCCD ion and neutral-atom hosts the cycle is 1–5 ms, the same attempt costs 15–75 ms, and throughput binds rather than fidelity. Measured decode latency is 63 µs at d=5 D[16], above the per-attempt budget; Riverlane's sub-microsecond-per-round FPGA decoder D[11] and NVQLink's 3.84 µs mean round trip P[15] are what make pipelining possible. The wall: at 10³ qubits factory and algorithm do not coexist; at 10⁴ one or two fit; at 10⁶ the problem is scheduling tens of factories, each with its own decoder stream.
Role in the stack
It sits on the superconducting transmon path (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu), the QCCD trapped-ion path (Quantinuum, AQT) and the alkali neutral-atom path (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google's 2026 atom track). It requires a host — the rotated surface code with its yoked variants, or the colour code — and provides the non-Clifford axis without which a stabiliser machine is classically simulable. Cultivation replaces multi-level distillation; the switching price is architectural, since cultivation is surface-code-native and post-selection-heavy while code switching needs a colour code. Hub reading: one primitive reaching all three leading carriers with no off-diagonal substitute, so its value lies entirely in what it unlocks. It does not set the derived clock but multiplies it — derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path, so 0.65 µs superconducting (1.1 µs measured) and 9.66 ms for QCCD ions, times escape depth and inverse acceptance. Empty neighbouring slots: no factory on bosonic, photonic or spin platforms, none on a qLDPC code.
Verification (QCVV)
Every headline number is a post-selected stand-alone fidelity, measured on a state then discarded rather than used. Google reports a bound from a purpose-built fault-tolerant measurement protocol, not a tomographic estimate D[3]; the 7×10⁻⁵ figure is quoted at a stated discard rate D[5]; code switching's 5.1(2.7)×10⁻⁴ carries an uncertainty of the same order as the value D[4]; the neutral-atom paper reports improvement over input rather than an absolute output infidelity D[7]. Unmeasured everywhere: throughput under scheduling load, the cost of discards, factory-to-consumer correlations, and the loss channels post-selection removes. Independent checking is unusually strong — Wan, Zhong and Zapirain decompose d=5 cultivation circuits into about 8 Clifford ZX terms on average, over 10⁶× fewer than prior stabiliser decompositions D[12]. No value conflicts were found among the sources used.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | developer | US | Invented cultivation; first superconducting demonstration | S[2] D[3] |
| Quantinuum | developer | US/UK | Code switching and the [[6,2,2]] logical non-Clifford gate | D[4][5] |
| QuEra Computing | developer | US | First logical-level 5-to-1 distillation on colour codes | D[7] |
| Harvard University | research | US | 448-atom universal fault-tolerance architecture | D[8] |
| IBM | developer | US | Starling budgets 10⁸ logical gates; nothing shown on IBM hardware | R[9] |
| NVIDIA | supplier | US | NVQLink, the accept/reject path a pipelined factory needs | P[15] |
| Riverlane | supplier | UK | Sub-microsecond decoding, the throughput gate on cultivation | D[11] |
| DARPA | regulator | US | QBI Stage B funds IBM, Quantinuum, QuEra and eight others | G |
Money.
- 2025-09-04 · Quantinuum · capital raise · 600 M at 10 B pre-money · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · closed G
- 2025-09-09 · QuEra · financing round · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · up to $15 M each · eleven teams · announced G
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B gross, Nasdaq QNT; FY guidance 28–32 M · closed G
- 2026-06 · IBM · corporate commitment · $10 B, US quantum manufacturing and R&D · announced C[9]
Market & supply chain. Nobody sells a magic-state factory; it is bundled into a machine and given away in a compiler. The sellable adjacencies are real-time decoding and interconnect, resource estimation, and the host hardware. Concentration is extreme: Google, Quantinuum, and QuEra with Harvard and MIT hold every demonstrated result, and two of the three routes trace to one theory group. G3 and G4 pay for this directly, G6 indirectly; G1, G2 and G5 pay nothing, which is why a primitive on every fault-tolerance critical path carries almost no dedicated revenue.
IP & standards. No dated patent-family count specific to magic-state factories was found from a named database as of 3 September 2026; PatSnap's quantum totals to 2026-06-30 (IBM 4,388, Google 2,385, Microsoft 1,175 families) do not resolve to this node PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. There is no interface standard; the de-facto portability layer is the Quantum Intermediate Representation used in the 2023 real-time demonstration C[6], the verification layer open-source stabiliser and ZX simulation D[12]. No litigation on record.
Roadmaps & track record. Google (2024-09-26, "as cheap as a CNOT"): demonstrated 2025-12-15 at 0.9999, fifteen months theory to silicon, still five orders above target. Quantinuum (2024-09-10, universal fault tolerance by 2029): two demonstrations, both on the 20-qubit H1-1, none yet on Helios. QuEra (2024-01, 100 logical qubits in 2026): distillation shown 2025-07, count not met, restated as Libra in 2028. IBM (2025-06-10, Starling 2029): no factory result, Kookaburra slipped a year. Credibility: Google highest, with theory, hardware and verification tooling in one place; Quantinuum high on primitives, unproven at scale; QuEra high on primitives, slipped roadmap; IBM unevidenced here.
Strategic reading. If cultivation holds at scale, the winner is whoever has the fastest cycle and the best sub-microsecond decoder — favouring superconducting over ions and atoms by two to three orders of magnitude in throughput; the loser is the distillation-dominated resource estimate that made fault tolerance look ten times dearer than it now appears, and any security timeline resting on it. Substitution threats are real but undemonstrated: transversal non-Clifford codes, algorithmic fault tolerance, Clifford-heavy redesign. Bargaining power sits with the platform vendor, since the factory is a compiler asset; the only supplier leverage is the accept/reject path.
Open niche: the measurement gap here is exactly a QCVV gap. Nobody reports an in-algorithm magic-state error rate, an acceptance rate under scheduling load, or factory-to-consumer correlations — a small company could define the factory-audit protocol Stage C verification will need, using public hardware access only. The SFQ angle is nearer: the accept/reject verdict is a small, latency-critical cold-stage decision, far smaller than a decoder, and millikelvin SFQ logic has now driven qubits above 99% single-qubit fidelity P[14].
Outlook & open questions
Confirm, within 12–24 months, if a cultivated state is consumed by a logical algorithm rather than measured in isolation, with end-to-end error below 10⁻⁶ by end-2027; if cultivation reaches a discard rate below 50%, against 92% today; if any magic-state result appears on IBM hardware before Starling, or any factory runs on a qLDPC code. Demote if Google's next processor cannot push cultivation below 10⁻⁵ while raising acceptance, or if the fidelity bound fails to survive consumption. Best case by 2029: in-line cultivation near 10⁻⁹ and factories a minority of the footprint, so T-count-limited algorithms become clock-limited. Worst case: acceptance stays near 10%, throughput binds, distillation returns as a second stage and the 10³-physical-per-logical estimates with it. Open questions: does the bound survive use rather than measurement; what does post-selection cost under real scheduling; can code switching be made deterministic; is a qLDPC-native factory possible; does erasure conversion raise this threshold as it raises the memory's. Watch Google's next cultivation paper, the first Helios magic-state numbers, IBM Kookaburra and QuEra Libra.
Sources
[1] Bravyi, Kitaev — Universal quantum computation with ideal Clifford gates and noisy ancillas — Phys. Rev. A 71, 022316 — 2005 — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0403025
[2] Gidney, Shutty, Jones — Magic state cultivation: growing T states as cheap as CNOT gates — arXiv — 2024-09-26 — https://arxiv.org/abs/2409.17595
[3] Rosenfeld, Gidney et al. (Google Quantum AI) — Magic state cultivation on a superconducting quantum processor — arXiv — 2025-12-15 — https://arxiv.org/abs/2512.13908
[4] Daguerre, Blume-Kohout, Brown, Hayes, Kim (Quantinuum) — High-fidelity logical magic states from code switching — Phys. Rev. X 15, 041008 — 2025-10-15 — https://arxiv.org/abs/2506.14169
[5] Dasu, Burton, Mayer et al. (Quantinuum) — Breaking even with magic: a high-fidelity logical non-Clifford gate — arXiv — 2025-06-17 — https://arxiv.org/abs/2506.14688
[6] Quantinuum with Microsoft Azure Quantum — Programming tools for real-time magic state distillation C — blog — 2023-10-24 — https://www.quantinuum.com/blog/a-quantinuum-led-team-has-built-the-quantum-programming-tools-for-real-time-magic-state-distillation-on-a-quantum-computer
[7] Cantú et al. (QuEra, Harvard, MIT) — Experimental demonstration of logical magic state distillation — Nature 645, 620–625 — 2025-07-14 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3
[8] Bluvstein, Geim, Li et al. — Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer — arXiv — 2025-06-25 — https://arxiv.org/abs/2506.20661
[9] IBM — Starling 2029 / Blue Jay 2033 roadmap — newsroom — 2025-06-10 — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center ; $10 B commitment FAQ C — 2026-06 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[10] Beverland et al. (Microsoft) — Assessing requirements to scale to practical quantum advantage — arXiv — 2022-11-14 — https://arxiv.org/abs/2211.07629
[11] Riverlane — Real-time FPGA surface-code decoder — Nature Communications — 2025 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[12] Wan, Zhong, Zapirain — Simulating magic state cultivation with few Clifford terms — Quantum 10, 2134 — 2026-06-12 — https://quantum-journal.org/papers/q-2026-06-12-2134/
[13] Gidney, Jones (Google) — Teraquop surface-code footprint, 650 physical per logical at 0.1% noise — arXiv — 2023-12-14 — https://arxiv.org/abs/2312.08813
[14] SEEQC — Millikelvin SFQ qubit control logic, Nature Electronics P — Quantum Computing Report — 2026-03 — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/
[15] NVIDIA — NVQLink architecture, 3.84 µs mean round trip P — developer blog — 2025-11 — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[16] Google Quantum AI — Quantum error correction below the surface code threshold — Nature — 2024-12 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[17] Google Quantum AI — Willow fidelities, mean two-qubit 99.88% C — blog — 2025-10 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
Open verification items
- Google cultivation [3]: escape-stage code distance, physical-qubit count and cycle count are not in the abstract; only fidelity, acceptance and the 40× reduction verified.
- QuEra/Harvard/MIT distillation [7]: absolute output infidelity, atom count and acceptance rate not in the abstract — only improvement over input verified.
- Litinski's 15-to-1 factory footprints (arXiv:1808.02892) could not be extracted; the footprint comparison rests on [2] and [13].
- The distance-15 escape region of order 10³ qubits and ~17 µs per attempt are derived from [2] and [16], not quoted by a source.
- The ECCN for quantum computers under the 2024 US rule is not confirmed here from a primary source; no dated patent-family count specific to this node was found.
Фабрика магических состояний (культивация / дистилляция / переключение кодов)
Подсистема, изготавливающая неклиффордовы ресурсные состояния, чтобы код с трансверсальными клиффордовыми гейтами мог исполнять универсальные схемы.
Вердикт. Три маршрута продемонстрированы на трёх носителях, но каждое заголовочное число относится к отдельно взятому состоянию с постселекцией; ни одна фабрика пока не питала настоящий алгоритм.
Λ — коэффициент подавления ошибок на один шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Фабрика магических состояний изготавливает неклиффордовы ресурсные состояния — |T⟩, |H⟩, |CCZ⟩, — которые телепортация гейта впрыскивает в схему, чтобы обеспечить поворот, невыполнимый трансверсально в коде-носителе. Теорема Eastin–Knill запрещает трансверсальный универсальный набор гейтов в любом коде с ненулевым расстоянием, поэтому универсальность приходится покупать пространственно-временным объёмом, и фабрика — то место, где эта покупка совершается. Bravyi и Kitaev показали в 2004–05 гг., что клиффордовы гейты вместе с зашумлёнными анциллами дают универсальность и что анциллы, поляризованные более чем примерно на 65% вдоль магического направления, асимптотически очищаются S[1]. Семейств три: дистилляция, переключение кодов и культивация — выращивание и проверка одного состояния на месте (Gidney, Shutty, Jones, 2024-09) S[2].
Координаты. a — сродство к носителю 0.5: конструкция слоя кода, наследующая тот носитель, который её принимает. b: собственного характерного времени нет, запутывание неприменимо; работает на такте носителя. c — считывание: собственного нет, потребляет внутрисхемное (mid-circuit) измерение носителя. d — подвижность: статична, фиксированная область плиток. e — управление: ни модальности, ни размещения — она компилируется, а не разводится. f — структура ошибок с точки зрения кода: паулиевская. g — производство: отсутствует.
Физика и пределы
Фабрика конвертирует точность (fidelity) в объём по курсу, который задаётся показателем подавления в самом протоколе. Дистилляция «пятнадцать в одно» на квантовом коде Reed–Muller подавляет входную ошибку кубически, поэтому получение 10⁻⁹ из впрыснутого состояния с 10⁻³ требует двух конкатенированных уровней и той самой площади, которая доминировала в ресурсных оценках всей области. Культивация меняет не показатель, а цену: |T⟩ выращивается в малом патче, отказоустойчиво проверяется, а затем «убегает» в большой, достигая 2×10⁻⁹ при однородном деполяризующем схемном шуме 10⁻³ и 4×10⁻¹¹ при 5×10⁻⁴, причём с числом гейтов примерно как у CNOT решёточной хирургии той же надёжности и на порядок меньшим числом кубит-раундов, чем у дистилляции S[2].
Пол задают две величины. Физическая частота ошибок носителя фиксирует достижимую выходную ошибку; доля принятых попыток фиксирует пропускную способность и не имеет аналога в кодовой памяти. Все три маршрута геральдированные (heralded), так что фабрика есть задача о выходе годных: Google сохранил 8% попыток D[3], маршрут [[6,2,2]] отбросил 14.8% D[5], переключение кодов срабатывало в 82.58% случаев D[4]. Опасен именно необнаруженный отказ — когерентный логический сбой, входящий в алгоритм там, где никакая последующая коррекция уже не поможет, — поэтому требуемая выходная ошибка есть примерно обратная величина T-счёта: цель IBM Starling в 10⁸ гейтов подразумевает ~10⁻⁹ на состояние, ровно ту цифру, которую даёт теория культивации. Конверсия в стирание, смещение шума или более быстрые циклы сдвигают этот пол; а код с трансверсальным неклиффордовым гейтом стёр бы этот узел целиком.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное — запуск культивации у Google: точность 0.9999(1) при удержании 8% попыток, снижение ошибки в 40×, включая переключение кода в поверхностный и специально построенный отказоустойчивый протокол для ограничения точности D[3]. Типичное при масштабе — ничего: по состоянию на 3 сентября 2026 г. ни одна фабрика нигде не работала внутри алгоритма, и каждый результат получен отдельно и с постселекцией. Продемонстрированное (10⁻⁴) лежит на пять порядков выше требуемого (10⁻⁹), и разрыв по доле принятых попыток выглядит труднее закрываемым, чем по точности.
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2005 | Порог очистки ≈65% поляризации вдоль магического направления | Bravyi, Kitaev | S[1] |
| 2025-06-17 | Неточность магического состояния 7×10⁻⁵ при отбраковке 14.8%; логический управляемый гейт Адамара ≤2.3×10⁻⁴, [[6,2,2]] на 8 кубитах | Quantinuum | D[5] |
| 2025-07-14 | Первая дистилляция «5 в 1» на логическом уровне, цветные коды d=3 и d=5, нейтральные атомы | QuEra, Harvard, MIT | D[7] |
| 2025-10-15 | Переключение кодов [[15,1,3]]→[[7,1,3]]: ≤5.1(2.7)×10⁻⁴ при успехе 82.58% | Quantinuum | D[4] |
| 2025-12-15 | Культивация на сверхпроводниковом процессоре: 0.9999(1), доля принятых 8%, 40× | Google Quantum AI | D[3] |
Доминирующая статья бюджета — шаг «убегания», на котором состояние входит в большой патч и лишается постселекции; ниже него лежат двухкубитные ошибки носителя, в среднем 1.2×10⁻³ на ведущей трансмонной системе C[17].
Производство, материалы и цепочка поставок
Ничего не изготавливается: ведомость материалов состоит из патчей кода-носителя, внутрисхемного измерения и классических вычислений, а единицей стоимости служат кубит-раунды. Попытка с «убеганием» до расстояния 15 подразумевает рабочую область порядка 10³ физических кубитов на каждую параллельно идущую попытку — против площади teraquop-памяти в 650 физических на один логический при шуме 0.1% S[13], то есть горстку логических кубитов на фабрику, а не сотни, подразумеваемые двухуровневой дистилляцией. Цепочка поставок здесь классическая: декодеры реального времени (Riverlane, NVIDIA, Zurich Instruments), интерконнект для вердикта «принять/отклонить» и инструментарий, сертифицирующий выход; единая точка отказа — верификационный стек. Уязвимость к экспортному контролю унаследованная: по американским правилам 2024 г. для квантовых вычислителей ограничения цепляются к машине-носителю, а не к коду.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Фабрика не добавляет ни одного провода, но добавляет одно жёсткое требование по задержке: каждая попытка завершается вердиктом «принять/отклонить», который обязан дойти до планировщика раньше, чем состояние распадётся, поэтому вердикт едет по тому же тракту декодирования в реальном времени, что и память, и конкурирует с ней за полосу. При сверхпроводниковом цикле 1.1 µs D[16] «убегание» до расстояния 15 занимает около 17 µs на попытку, и при доле принятых 8% темп попыток должен превышать потребление в ~12×. На носителях с ионами в QCCD и на нейтральных атомах цикл составляет 1–5 ms, та же попытка стоит 15–75 ms, и связывающим ограничением становится пропускная способность, а не точность. Измеренная задержка декодирования составляет 63 µs при d=5 D[16], то есть выше бюджета одной попытки; конвейеризацию делают возможной FPGA-декодер Riverlane с субмикросекундным временем на раунд D[11] и средний круговой обход NVQLink за 3.84 µs P[15]. Стена: на 10³ кубитах фабрика и алгоритм не сосуществуют; на 10⁴ помещаются одна-две; на 10⁶ задача сводится к планированию десятков фабрик, каждая со своим потоком декодера.
Роль в стеке
Она располагается на сверхпроводниковом трансмонном пути платформы (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu), на пути захваченных ионов с QCCD (Quantinuum, AQT) и на пути щелочных нейтральных атомов (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, атомное направление Google 2026 г.). Она требует носителя — повёрнутого поверхностного кода с его сопряжёнными (yoked) вариантами либо цветного кода — и даёт ту неклиффордову ось, без которой стабилизаторная машина классически моделируема. Культивация заменяет многоуровневую дистилляцию; цена перехода архитектурная, поскольку культивация нативна для поверхностного кода и тяжела постселекцией, тогда как переключению кодов нужен цветной код. Прочтение как хаба: один примитив, дотягивающийся до всех трёх ведущих носителей и не имеющий внедиагонального заменителя, так что вся его ценность заключена в том, что он разблокирует. Производный такт она не задаёт, а умножает: производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути платформы, то есть 0.65 µs для сверхпроводников (1.1 µs измеренного цикла) и 9.66 ms для ионов в QCCD, помноженные на глубину «убегания» и на обратную величину доли принятых попыток. Соседние пустые слоты: нет фабрики на бозонных, фотонных и спиновых платформах и нет ни одной на qLDPC-коде.
Верификация (QCVV)
Каждое заголовочное число — это точность отдельно взятого состояния с постселекцией, измеренная на состоянии, которое затем выбрасывается, а не используется. Google приводит границу, полученную специально построенным отказоустойчивым протоколом измерения, а не томографическую оценку D[3]; цифра 7×10⁻⁵ приводится при указанной доле отбраковки D[5]; у переключения кодов значение 5.1(2.7)×10⁻⁴ несёт неопределённость того же порядка, что и само значение D[4]; статья по нейтральным атомам сообщает об улучшении относительно входа, а не об абсолютной выходной неточности D[7]. Нигде не измерено: пропускная способность под нагрузкой планировщика, стоимость отбраковки, корреляции «фабрика — потребитель» и те каналы потерь, которые убирает постселекция. Независимая проверка здесь необычно сильна: Wan, Zhong и Zapirain разлагают схемы культивации при d=5 в среднем примерно на 8 клиффордовых ZX-членов — более чем в 10⁶× меньше, чем прежние стабилизаторные разложения D[12]. Конфликтов значений среди использованных источников не обнаружено.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | разработчик | США | Изобрёл культивацию; первая сверхпроводниковая демонстрация | S[2] D[3] |
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Переключение кодов и логический неклиффордов гейт на [[6,2,2]] | D[4][5] |
| QuEra Computing | разработчик | США | Первая дистилляция «5 в 1» на логическом уровне на цветных кодах | D[7] |
| Harvard University | исследования | США | Архитектура универсальной отказоустойчивости на 448 атомах | D[8] |
| IBM | разработчик | США | Starling заложен под 10⁸ логических гейтов; на аппаратуре IBM не показано ничего | R[9] |
| NVIDIA | поставщик | США | NVQLink — тракт «принять/отклонить», нужный конвейеризованной фабрике | P[15] |
| Riverlane | поставщик | Великобритания | Субмикросекундное декодирование — узкое место культивации по пропускной способности | D[11] |
| DARPA | регулятор | США | QBI Stage B финансирует IBM, Quantinuum, QuEra и ещё восемь команд | G |
Деньги.
- 2025-09-04 · Quantinuum · привлечение капитала · 600 M при оценке 10 B до размещения · NVentures, Quanta, QED, JPMorgan · закрыто G
- 2025-09-09 · QuEra · раунд финансирования · $230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыто G
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · до $15 M каждой · одиннадцать команд · объявлено G
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B брутто, Nasdaq QNT; годовой прогноз 28–32 M · закрыто G
- 2026-06 · IBM · корпоративное обязательство · $10 B, квантовое производство и НИОКР в США · объявлено C[9]
Рынок и цепочка поставок. Фабрику магических состояний никто не продаёт; она входит в комплект машины и раздаётся вместе с компилятором. Продаваемые смежности — декодирование в реальном времени и интерконнект, оценка ресурсов и сама аппаратура-носитель. Концентрация предельная: Google, Quantinuum и QuEra вместе с Harvard и MIT держат все продемонстрированные результаты, а два маршрута из трёх восходят к одной теоретической группе. Напрямую за это платят G3 и G4, косвенно — G6; G1, G2 и G5 не платят ничего, и потому примитив, лежащий на каждом критическом пути к отказоустойчивости, почти не несёт собственной выручки.
ИС и стандарты. Датированного счёта патентных семейств, специфичного именно для фабрик магических состояний, из поименованной базы по состоянию на 3 сентября 2026 г. не получено; квантовые итоги PatSnap на 2026-06-30 (IBM 4,388, Google 2,385, Microsoft 1,175 семейств) до этого узла не разрешаются PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G. Стандарта интерфейса не существует; де-факто слоем переносимости служит Quantum Intermediate Representation, применённое в демонстрации реального времени 2023 г. C[6], а слоем верификации — открытые стабилизаторное и ZX-моделирование D[12]. Судебных разбирательств в записях нет.
Дорожные карты и послужной список. Google (2024-09-26, «дёшево, как CNOT»): продемонстрировано 2025-12-15 на уровне 0.9999, пятнадцать месяцев от теории до кремния, всё ещё на пять порядков выше цели. Quantinuum (2024-09-10, универсальная отказоустойчивость к 2029 г.): две демонстрации, обе на 20-кубитной H1-1, на Helios пока ни одной. QuEra (2024-01, 100 логических кубитов в 2026 г.): дистилляция показана 2025-07, число кубитов не достигнуто, обещание переформулировано как Libra в 2028 г. IBM (2025-06-10, Starling 2029): результата по фабрике нет, Kookaburra съехал на год. Достоверность: у Google наивысшая — теория, аппаратура и верификационный инструментарий собраны в одном месте; у Quantinuum высокая по примитивам, но не доказанная в масштабе; у QuEra высокая по примитивам при съехавшей дорожной карте; у IBM здесь нет подтверждений вовсе.
Стратегическое прочтение. Если культивация удержится в масштабе, выигрывает тот, у кого самый быстрый цикл и лучший субмикросекундный декодер, — а это даёт сверхпроводникам преимущество над ионами и атомами в два-три порядка по пропускной способности; проигрывает ресурсная оценка, построенная на дистилляции, из-за которой отказоустойчивость выглядела вдесятеро дороже, чем видится теперь, а вместе с нею и любой срок в оценках криптографической безопасности, на эту оценку опирающийся. Угрозы замещения реальны, но не продемонстрированы: коды с трансверсальным неклиффордовым гейтом, алгоритмическая отказоустойчивость, переработка алгоритмов в сторону преобладания клиффордовых операций. Переговорная сила у поставщика платформы, поскольку фабрика есть актив компилятора; единственный рычаг поставщика — тракт «принять/отклонить».
Открытая ниша: измерительный пробел здесь — ровно пробел QCVV. Никто не сообщает ни о частоте ошибок магических состояний внутри алгоритма, ни о доле принятых попыток под нагрузкой планировщика, ни о корреляциях «фабрика — потребитель»; небольшая компания могла бы определить протокол аудита фабрики, который потребуется верификации Stage C, обходясь одним лишь публичным доступом к аппаратуре. SFQ-ракурс ещё ближе: вердикт «принять/отклонить» — это малое, критичное по задержке решение на холодной ступени, куда меньшее, чем декодер, а логика SFQ при милликельвиновых температурах уже управляла кубитами с однокубитной точностью выше 99% P[14].
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если культивированное состояние будет потреблено логическим алгоритмом, а не измерено изолированно, со сквозной ошибкой ниже 10⁻⁶ до конца 2027 г.; если культивация выйдет на отбраковку ниже 50% против сегодняшних 92%; если хоть один результат по магическим состояниям появится на аппаратуре IBM до Starling или если хоть одна фабрика заработает на qLDPC-коде. Понизить, если следующий процессор Google не сумеет опустить культивацию ниже 10⁻⁵ с одновременным ростом доли принятых попыток или если граница по точности не переживёт потребления состояния. Лучший случай к 2029 г.: культивация в линию на уровне около 10⁻⁹ и фабрики, занимающие меньшую часть площади, так что алгоритмы, ограниченные T-счётом, становятся ограниченными тактом. Худший случай: доля принятых попыток остаётся около 10%, связывающим ограничением становится пропускная способность, дистилляция возвращается вторым каскадом, а вместе с нею и оценки в 10³ физических на один логический. Открытые вопросы: переживёт ли граница использование состояния, а не только его измерение; во что обходится постселекция при реальном планировании; можно ли сделать переключение кодов детерминированным; возможна ли фабрика, нативная для qLDPC; поднимает ли конверсия в стирание этот порог так же, как она поднимает порог памяти. Следить за следующей статьёй Google по культивации, за первыми числами по магическим состояниям на Helios, за IBM Kookaburra и за QuEra Libra.
Источники
[1] Bravyi, Kitaev — Universal quantum computation with ideal Clifford gates and noisy ancillas — Phys. Rev. A 71, 022316 — 2005 — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0403025
[2] Gidney, Shutty, Jones — Magic state cultivation: growing T states as cheap as CNOT gates — arXiv — 2024-09-26 — https://arxiv.org/abs/2409.17595
[3] Rosenfeld, Gidney et al. (Google Quantum AI) — Magic state cultivation on a superconducting quantum processor — arXiv — 2025-12-15 — https://arxiv.org/abs/2512.13908
[4] Daguerre, Blume-Kohout, Brown, Hayes, Kim (Quantinuum) — High-fidelity logical magic states from code switching — Phys. Rev. X 15, 041008 — 2025-10-15 — https://arxiv.org/abs/2506.14169
[5] Dasu, Burton, Mayer et al. (Quantinuum) — Breaking even with magic: a high-fidelity logical non-Clifford gate — arXiv — 2025-06-17 — https://arxiv.org/abs/2506.14688
[6] Quantinuum with Microsoft Azure Quantum — Programming tools for real-time magic state distillation C — blog — 2023-10-24 — https://www.quantinuum.com/blog/a-quantinuum-led-team-has-built-the-quantum-programming-tools-for-real-time-magic-state-distillation-on-a-quantum-computer
[7] Cantú et al. (QuEra, Harvard, MIT) — Experimental demonstration of logical magic state distillation — Nature 645, 620–625 — 2025-07-14 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3
[8] Bluvstein, Geim, Li et al. — Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer — arXiv — 2025-06-25 — https://arxiv.org/abs/2506.20661
[9] IBM — Starling 2029 / Blue Jay 2033 roadmap — newsroom — 2025-06-10 — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center ; $10 B commitment FAQ C — 2026-06 — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[10] Beverland et al. (Microsoft) — Assessing requirements to scale to practical quantum advantage — arXiv — 2022-11-14 — https://arxiv.org/abs/2211.07629
[11] Riverlane — Real-time FPGA surface-code decoder — Nature Communications — 2025 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[12] Wan, Zhong, Zapirain — Simulating magic state cultivation with few Clifford terms — Quantum 10, 2134 — 2026-06-12 — https://quantum-journal.org/papers/q-2026-06-12-2134/
[13] Gidney, Jones (Google) — Teraquop surface-code footprint, 650 physical per logical at 0.1% noise — arXiv — 2023-12-14 — https://arxiv.org/abs/2312.08813
[14] SEEQC — Millikelvin SFQ qubit control logic, Nature Electronics P — Quantum Computing Report — 2026-03 — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/
[15] NVIDIA — NVQLink architecture, 3.84 µs mean round trip P — developer blog — 2025-11 — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[16] Google Quantum AI — Quantum error correction below the surface code threshold — Nature — 2024-12 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[17] Google Quantum AI — Willow fidelities, mean two-qubit 99.88% C — blog — 2025-10 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/
Открытые пункты верификации
- Культивация Google [3]: кодовое расстояние на стадии «убегания», число физических кубитов и число циклов в аннотации отсутствуют; проверены только точность, доля принятых попыток и снижение ошибки в 40×.
- Дистилляция QuEra/Harvard/MIT [7]: абсолютная выходная неточность, число атомов и доля принятых попыток в аннотации отсутствуют — проверено только улучшение относительно входа.
- Площади фабрик «пятнадцать в одно» по Litinski (arXiv:1808.02892) извлечь не удалось; сравнение по площади опирается на [2] и [13].
- Область «убегания» до расстояния 15 порядка 10³ кубитов и ~17 µs на попытку выведены из [2] и [16], а не процитированы по источнику.
- ECCN для квантовых вычислителей по американскому правилу 2024 г. здесь не подтверждён по первичному источнику; датированного счёта патентных семейств, специфичного для этого узла, не найдено.
Bosonic concatenation (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC)
A discrete outer code — repetition or qLDPC — wrapped around a bosonic inner qubit whose noise is already shaped, so the outer code corrects only one residual channel.
Verdict. The whole family rests on one number, the phase-flip rate under a gate. Measured hardware is two orders of magnitude away from every published resource estimate.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The construction shapes the inner qubit's noise so the outer code has less to do. A cat qubit stabilised by two-photon dissipation suppresses bit-flips exponentially in photon number while phase-flips grow only linearly, so a 1D repetition code suffices: distance d costs d cats, not d². A GKP inner qubit instead hands up an analogue shift syndrome that a qLDPC outer code decodes with soft information. Theory came first and is precise. Gouzien et al. (PRL 131, 040602, 2023) size a repetition-cat machine at 126,133 cats, 19 photons each, for a 256-bit elliptic-curve logarithm in 9 hours at an assumed loss ratio of 10⁻⁵ S[1]; Ruiz et al. then gave 2D-local LDPC-cat codes, 758 cats for 100 logical qubits at ≤10⁻⁸ per cycle, assuming ~0.1% phase-flip S[2].
Coordinates: partly fabricated (0.75); static, no control channel or readout of its own; biased plus Gaussian error — "Outer code exploits inner bias/shift correction; Ocelot d=3→5 nearly flat; LDPC-cat assumes 0.1% phase-flip (measured ~10%)" (graph record).
Physics & limits
The family trades one error channel against another, and the exchange rate is the noise bias. Photon number buys exponential bit-flip suppression and pays linearly in phase-flips, so an architecture picks the point where bit-flips fall below the outer code's reach and lives with the rate left — assumed near 10⁻³. Hardware is not there: in Ocelot's CX at |α|² = 2 the phase-flip is 9.6(4)×10⁻² and the bit-flip 3.5(4)×10⁻³, a bias above 25 under the gate and above 30 idle D[3] — a per-CX figure, not per cycle. The deeper limit: bias belongs to the idle manifold and a dissipative CX degrades the asymmetry the code is built on, so the open problem is a bias-preserving gate, not a better memory. What moves the floor: a larger ratio of two-photon dissipation to single-photon loss, and unitary rather than dissipative gates.
Engineering state of the art
One hardware result carries the family: Ocelot (Putterman et al., AWS and Caltech, Nature 638, 927, 2025-02-26), a repetition code over five cat qubits with four ancilla transmons and five buffer modes — logical error 1.75(2)% at distance 3 and 1.65(3)% at distance 5, per 2.8 µs cycle D[3]. These are not the same operating point (d=3 at |α|² = 1, d=5 at |α|² = 1.5), so the repeated "flat below threshold" mixes a distance step with a photon-number step and scaling is not isolated. No bias-preserving cat–cat CNOT exists — the AWS-affiliated proposal is unitary and simulated S[5] — and no GKP-plus-qLDPC hardware exists.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-01 | LDPC-cat, 2D-local: 758 cats → 100 logical at ≤10⁻⁸/cycle, assumes 0.1% phase-flip | Ruiz et al. | S[2] |
| 2025-02 | Ocelot: 1.75(2)% at d=3 (|α|²=1) → 1.65(3)% at d=5 (|α|²=1.5), 2.8 µs cycle | AWS/Caltech | D[3] |
| 2026-07 | Unitary bias-preserving cat–cat CNOT; d=7 repetition of 13 cats below 10⁻⁶, simulated | AWS-affiliated | S[5] |
Manufacturing, materials & supply chain
No process step of its own: this is an architecture and a decoder, and the graph record leaves fabrication unset. It inherits the cat or GKP host — Nb/Al circuits with parametric elements, buffer modes, high-Q storage, an ancilla transmon per data qubit, a refrigerator. The accounting worth keeping is Ocelot's fourteen engineered elements for five data cats — the real denominator behind any "fewer qubits" comparison D[3]. Helium draws about 40 kW for a logical qubit using as few as 18 cats C[4]. No code-specific export control exists; ECCN 3A904 applies to the host G[11].
Control, readout & I/O burden
The decoder is the cheap part: a 1D repetition syndrome stream is simpler than 2D matching and, at 2.8 µs, inside existing FPGA decoders. The cost moved into analogue stabilisation — each cat needs a two-photon dissipation drive, a buffer pump, an ancilla transmon and readout, so lines per data qubit exceed a bare transmon's. The saving is in code distance, not wiring: at 10³ cats the cryostat resembles a 10³-transmon machine with extra pumps. The cycle is also 2.5× slower than a 1.1 µs surface-code cycle D[7].
Role in the stack
The code requires a biased cat or a GKP inner qubit; as the terminal outer layer it has no dependents, and it replaces fusion-based discrete-variable fault tolerance. It sits on the superconducting bosonic path (Alice & Bob, AWS, Nord Quantique) and the photonic path, where Xanadu concatenates GKP under qLDPC CG. Switching inner qubits is no re-parameterisation: the cat branch buys a 1D outer code and owes a bias-preserving gate; the GKP branch buys an analogue syndrome and owes ~10 dB of squeezing. Its derived-clock contribution (= sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset) is d₂ = 2 gate layers, a 1.44 µs round against the measured 2.8 µs cycle D[3]. The neighbouring empty slot is an LDPC-cat memory on hardware — unbuilt as of 4 Sep 2026.
Verification (QCVV)
The "100–1000× fewer qubits" claim is a resource estimate, not a measurement, and both papers state the assumption plainly: ~0.1% phase-flip S[1][2]; hardware is at 9.6×10⁻² per CX D[3]. No protocol captures gate-level bias preservation under load, because the gate does not exist; Ocelot has no independent replication and mixes operating points across its distance comparison. Helium is sold but publishes no logical-performance data, and the roadmap quotes a September 2025 peak bit-flip time of 252 minutes against a 44-minute mean for the same run C[6].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| AWS | Developer | US | Ocelot repetition-cat hardware; cat–cat CNOT proposal | D[3] |
| Alice & Bob | Developer | FR | Cat hardware; Graphene repetition-cat roadmap | C[6] |
| Nord Quantique | Developer | CA | GKP inner qubits for an outer code | D[10] |
| Xanadu | Developer | CA | Optical GKP under qLDPC, roadmap stage | RG |
| D-Wave | Developer | US | Bosonic gate-model roadmap after buying Quantum Circuits | CG |
Money.
- 2025-01-28 · Alice & Bob · Series B · €100 M · NVentures extension 2026-05-22, undisclosed · closed CG
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B: Nord Quantique and Xanadu in, Alice & Bob not · ≤$15 M each · closed G
- 2026-01-20 · D-Wave · acquisition of Quantum Circuits · 550 M (300 M stock, $250 M cash) · closed CG
- 2026-05-18 · Nord Quantique · growth equity · 30 M at a 1.4 B valuation · closed CG
Market & supply chain. Nobody sells this layer; it is bundled into machines with a superconducting bill of materials, so concentration risk sits with amplifier and refrigerator vendors, not foundries. G3 and G4 pay for it indirectly: what customers buy is the qubit-count claim, which is why GENCI's June 2026 Helium purchase precedes any published logical-performance number CG.
IP & standards. No dated, code-specific patent-family count was found in any named database. The constructions are academic and openly published, so defensible IP sits in the stabilisation circuits — buffer design, two-photon dissipation, bias-preserving gates — not the codes. No standards activity found.
Roadmaps & track record. Alice & Bob (as of 2026-09-04): Helium, 12–18 cats and one logical qubit at 10⁻², current; then 48, 250 and finally 2,000 cats for 100 logical at 10⁻⁶ in 2030, with a stated 13-minute bit-flip requirement R[6]. D-Wave (2026-06-01): 10 logical in 2030, 100 in 2032, Λ = 10 RG. Xanadu: fault tolerance 2028–29 RG. Every roadmap is in logical qubits while the demonstrated quantity is one at 10⁻²; AWS publishes no dated roadmap and holds the only scaling data.
Strategic reading. This family is the bosonic companies' only argument against better-funded transmon incumbents: close the phase-flip gap and they leapfrog on qubit count per dollar. Fail, and qLDPC-on-transmon or dual-rail erasure takes the slot without needing an unproven bias-preserving gate.
Open niche: a small QCVV/SFQ house can plug in at the gap: independent measurement of bias preservation under a two-qubit gate, protocols separating a distance step from a photon-number step, and decoder verification against measured rather than assumed phase-flip rates.
Outlook & open questions
Confirm or demote within 12–24 months: a demonstrated bias-preserving cat–cat CNOT; a distance scan at fixed photon number; any LDPC-cat or GKP-plus-qLDPC hardware result. Best case by 2029: a repetition-cat logical qubit with isolated below-threshold scaling and a measured bias-preserving gate, making the 758-cat estimate arguable. Worst case: phase-flip stays near 10⁻¹ and the family survives as a research line. Open: whether bias survives any two-qubit gate.
Sources
[1] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, 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. 131, 040602 · 2023-02-13 · https://arxiv.org/abs/2302.06639
[2] Ruiz, Guillaud, Leverrier, Mirrahimi, Vuillot · "LDPC-cat codes for low-overhead quantum computing in 2D" · Nature Communications 16, 1040; arXiv:2401.09541 · 2024-01-17 · https://arxiv.org/abs/2401.09541
[3] Putterman et al. (AWS, Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927 · 2025-02-26 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[4] Alice & Bob · Helium system announcement C · 2026-06-10 · https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Ye et al. (AWS-affiliated) · unitary bias-preserving cat–cat CNOT proposal · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24 · https://arxiv.org/abs/2607.22852
[6] Alice & Bob · public roadmap (Boson 4 → Helium → Lithium → Beryllium → Graphene) C · retrieved 2026-09-04 · https://alice-bob.com/roadmap/
[7] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (1.1 µs cycle) · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[8] D-Wave · acquisition of Quantum Circuits Inc. C · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[9] Xanadu · roadmap to 1,000+ logical qubits by 2031 C · 2026-08-31 · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[10] Turcotte et al. (Nord Quantique) · grid-state qubit with SPAM below 10⁻³ · arXiv:2607.06718 · 2026-07-07 · https://arxiv.org/abs/2607.06718
[11] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs including 3A904 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Open verification items
No independent replication of the Ocelot result exists. Ocelot's d=3 and d=5 points were taken at different photon numbers, so no distance scan at fixed operating point has been published by anyone. No LDPC-cat or GKP-plus-qLDPC code has been run on hardware. Alice & Bob's Helium has no published logical-error measurement, and its roadmap quotes a peak rather than mean bit-flip time. No dated, code-specific patent-family count was found. AWS discloses no funding line for the Ocelot programme.
Бозонная конкатенация (repetition-cat, LDPC-cat, GKP+qLDPC)
Дискретный внешний код — повторяющий или qLDPC, — обёрнутый вокруг бозонного внутреннего кубита, шум которого уже сформирован, так что внешнему коду остаётся исправлять лишь один остаточный канал.
Вердикт. Всё семейство держится на одном числе — частоте фазовых переворотов под гейтом. Измеренное железо на два порядка отстоит от всякой опубликованной оценки ресурсов.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Конструкция формирует шум внутреннего кубита так, чтобы внешнему коду оставалось меньше работы. Кот-кубит, стабилизированный двухфотонной диссипацией, подавляет битовые перевороты экспоненциально по числу фотонов, тогда как фазовые перевороты растут лишь линейно, поэтому достаточно 1D-повторяющего кода: расстояние d стоит d котов, а не d². Внутренний GKP-кубит вместо этого передаёт наверх аналоговый синдром сдвига, который внешний qLDPC-код декодирует с использованием мягкой информации. Теория пришла первой и точна. Gouzien et al. (PRL 131, 040602, 2023) оценивают машину на repetition-cat в 126,133 кота по 19 фотонов каждый — на вычисление 256-bit логарифма на эллиптической кривой за 9 часов при предполагаемом отношении потерь 10⁻⁵ S[1]; затем Ruiz et al. дали 2D-локальные коды LDPC-cat: 758 котов на 100 логических кубитов при ≤10⁻⁸ за цикл в предположении ~0.1% фазовых переворотов S[2].
Координаты: частично фабрикуемое (0.75); статическое, без собственного канала управления и считывания; смещённая плюс гауссова ошибка — «Внешний код эксплуатирует смещение и коррекцию сдвига внутреннего кубита; у Ocelot d=3→5 почти плоско; LDPC-cat предполагает 0.1% фазовых переворотов (измерено ~10%)» (запись графа).
Физика и пределы
Семейство обменивает один канал ошибок на другой, и курсом обмена служит смещение шума. Число фотонов покупает экспоненциальное подавление битовых переворотов и платит линейно фазовыми, поэтому архитектура выбирает точку, где битовые перевороты уходят ниже досягаемости внешнего кода, и живёт с оставшейся частотой — предполагаемой вблизи 10⁻³. Железо туда не дотягивает: в CX у Ocelot при |α|² = 2 фазовый переворот составляет 9.6(4)×10⁻², а битовый 3.5(4)×10⁻³, то есть смещение выше 25 под гейтом и выше 30 в простое D[3] — и это цифра на один CX, а не на цикл. Более глубокий предел таков: смещение принадлежит многообразию состояний покоя, а диссипативный CX разрушает ту самую асимметрию, на которой построен код, так что открытая проблема — это сохраняющий смещение гейт, а не лучшая память. Что сдвигает предел: большее отношение двухфотонной диссипации к однофотонным потерям и унитарные, а не диссипативные гейты.
Инженерное состояние (state of the art)
Всё семейство несёт один аппаратный результат: Ocelot (Putterman et al., AWS и Caltech, Nature 638, 927, 2025-02-26) — повторяющий код над пятью кот-кубитами с четырьмя вспомогательными трансмонами и пятью буферными модами, логическая ошибка 1.75(2)% при расстоянии 3 и 1.65(3)% при расстоянии 5, на цикл 2.8 µs D[3]. Это не одна и та же рабочая точка (d=3 при |α|² = 1, d=5 при |α|² = 1.5), поэтому многократно повторяемое «плоско ниже порога» смешивает шаг по расстоянию с шагом по числу фотонов, и масштабирование не выделено. Сохраняющего смещение CNOT кот–кот не существует — предложение аффилированных с AWS авторов унитарно и промоделировано S[5], — как не существует и железа «GKP плюс qLDPC».
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-01 | LDPC-cat, 2D-локальный: 758 котов → 100 логических при ≤10⁻⁸ за цикл, предполагает 0.1% фазовых переворотов | Ruiz et al. | S[2] |
| 2025-02 | Ocelot: 1.75(2)% при d=3 (|α|²=1) → 1.65(3)% при d=5 (|α|²=1.5), цикл 2.8 µs | AWS/Caltech | D[3] |
| 2026-07 | Унитарный сохраняющий смещение CNOT кот–кот; повторяющий код d=7 из 13 котов ниже 10⁻⁶, моделирование | Аффилированные с AWS | S[5] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного технологического шага нет: это архитектура и декодер, и запись графа оставляет производство незаданным. Слой наследует носителя — кот-кубит или GKP: схемы Nb/Al с параметрическими элементами, буферные моды, высокодобротное хранилище, вспомогательный трансмон на каждый информационный кубит, рефрижератор. Учёт, который стоит держать в голове, — четырнадцать инженерных элементов Ocelot на пять информационных котов, реальный знаменатель за любым сравнением «меньше кубитов» D[3]. Helium потребляет около 40 kW на один логический кубит, использующий всего 18 котов C[4]. Специфичного для кода экспортного контроля не существует; ECCN 3A904 применяется к носителю G[11].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Декодер — дешёвая часть: поток синдромов 1D-повторяющего кода проще 2D-паросочетания и при 2.8 µs укладывается в существующие FPGA-декодеры. Стоимость переехала в аналоговую стабилизацию: каждому коту нужны накачка двухфотонной диссипации, буферная накачка, вспомогательный трансмон и считывание, так что число линий на информационный кубит превышает таковое у голого трансмона. Экономия достигается в кодовом расстоянии, а не в разводке: на 10³ котов криостат похож на машину из 10³ трансмонов с дополнительными накачками. Цикл к тому же в 2.5× медленнее цикла поверхностного кода в 1.1 µs D[7].
Роль в стеке
Коду требуется смещённый кот-кубит либо внутренний GKP-кубит; как завершающий внешний слой он не имеет зависимых от себя элементов и заменяет отказоустойчивость на дискретных переменных, построенную на слияниях (fusion). Он лежит на сверхпроводниковом бозонном пути платформы (Alice & Bob, AWS, Nord Quantique) и на фотонном пути, где Xanadu конкатенирует GKP под qLDPC CG. Смена внутреннего кубита — не перепараметризация: кот-ветвь покупает 1D-внешний код и остаётся должна сохраняющий смещение гейт; GKP-ветвь покупает аналоговый синдром и остаётся должна ~10 dB сжатия. Его вклад в производный такт (= сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс) — это d₂ = 2 слоя гейтов: раунд 1.44 µs против измеренного цикла 2.8 µs D[3]. Соседний пустой слот — память LDPC-cat на железе, не построенная по состоянию на 4 сентября 2026 г.
Верификация (QCVV)
Утверждение «в 100–1000× меньше кубитов» — это оценка ресурсов, а не измерение, и обе работы прямо называют своё допущение: ~0.1% фазовых переворотов S[1][2]; железо находится на 9.6×10⁻² на один CX D[3]. Ни один протокол не измеряет сохранение смещения на уровне гейта под нагрузкой, потому что самого гейта не существует; у Ocelot нет независимого воспроизведения, и в сравнении по расстоянию он смешивает рабочие точки. Helium продаётся, но данных по логической производительности не публикует, а дорожная карта приводит пиковое время битового переворота за сентябрь 2025 года в 252 минуты против среднего в 44 минуты для того же прогона C[6].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| AWS | Разработчик | США | Железо repetition-cat Ocelot; предложение CNOT кот–кот | D[3] |
| Alice & Bob | Разработчик | Франция | Кот-железо; дорожная карта repetition-cat Graphene | C[6] |
| Nord Quantique | Разработчик | Канада | Внутренние GKP-кубиты для внешнего кода | D[10] |
| Xanadu | Разработчик | Канада | Оптический GKP под qLDPC, стадия дорожной карты | RG |
| D-Wave | Разработчик | США | Дорожная карта бозонной вентильной модели после покупки Quantum Circuits | CG |
Деньги.
- 2025-01-28 · Alice & Bob · раунд Series B · €100 M · расширение от NVentures 2026-05-22, сумма не раскрыта · закрыт CG
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B: Nord Quantique и Xanadu прошли, Alice & Bob нет · ≤$15 M каждой · закрыто G
- 2026-01-20 · D-Wave · приобретение Quantum Circuits · 550 M (300 M акциями, $250 M деньгами) · закрыто CG
- 2026-05-18 · Nord Quantique · раунд роста · 30 M при оценке 1.4 B · закрыт CG
Рынок и цепочка поставок. Этот слой никто не продаёт отдельно; он входит в состав машин со сверхпроводниковой спецификацией материалов, поэтому риск концентрации лежит на поставщиках усилителей и рефрижераторов, а не на фабриках. G3 и G4 платят за него косвенно: клиент покупает утверждение о числе кубитов, и именно поэтому покупка Helium организацией GENCI в июне 2026 года предшествует любой опубликованной цифре логической производительности CG.
ИС и стандарты. Датированного подсчёта патентных семейств именно по этому коду не найдено ни в одной поименованной базе данных. Конструкции академические и опубликованы открыто, поэтому защитимая ИС лежит в схемах стабилизации — конструкция буфера, двухфотонная диссипация, сохраняющие смещение гейты, — а не в самих кодах. Стандартизационной активности не обнаружено.
Дорожные карты и послужной список. Alice & Bob (по состоянию на 2026-09-04): Helium, 12–18 котов и один логический кубит при 10⁻², текущее состояние; затем 48, 250 и в итоге 2,000 котов на 100 логических при 10⁻⁶ в 2030 году, при заявленном требовании 13-минутного времени битового переворота R[6]. D-Wave (2026-06-01): 10 логических в 2030 году, 100 в 2032 году, Λ = 10 RG. Xanadu: отказоустойчивость в 2028–29 годах RG. Всякая дорожная карта выражена в логических кубитах, тогда как продемонстрированная величина — один такой кубит при 10⁻²; AWS не публикует датированной дорожной карты и владеет единственными данными по масштабированию.
Стратегическое прочтение. Это семейство — единственный аргумент бозонных компаний против лучше финансируемых трансмонных старожилов: закройте разрыв по фазовым переворотам, и они перепрыгнут конкурентов по числу кубитов на доллар. Не закроют — и слот займёт qLDPC на трансмонах или dual-rail со стиранием (erasure), которым недоказанный сохраняющий смещение гейт не нужен.
Открытая ниша: небольшой QCVV/SFQ-коллектив может встроиться прямо в этот разрыв: независимое измерение сохранения смещения под двухкубитным гейтом, протоколы, разделяющие шаг по расстоянию и шаг по числу фотонов, и верификация декодера против измеренных, а не предполагаемых частот фазовых переворотов.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить в статусе в течение 12–24 месяцев: продемонстрированный сохраняющий смещение CNOT кот–кот; скан по расстоянию при фиксированном числе фотонов; любой аппаратный результат по LDPC-cat или «GKP плюс qLDPC». Лучший случай к 2029 году: логический кубит на repetition-cat с изолированно показанным подпороговым масштабированием и с измеренным сохраняющим смещение гейтом, что делает оценку в 758 котов обсуждаемой. Худший случай: фазовые перевороты остаются вблизи 10⁻¹, и семейство выживает как исследовательская линия. Открыто: переживает ли смещение хоть какой-нибудь двухкубитный гейт.
Источники
[1] Gouzien, Ruiz, Le Régent, Guillaud, 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. 131, 040602 · 2023-02-13 · https://arxiv.org/abs/2302.06639
[2] Ruiz, Guillaud, Leverrier, Mirrahimi, Vuillot · "LDPC-cat codes for low-overhead quantum computing in 2D" · Nature Communications 16, 1040; arXiv:2401.09541 · 2024-01-17 · https://arxiv.org/abs/2401.09541
[3] Putterman et al. (AWS, Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction via concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927 · 2025-02-26 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[4] Alice & Bob · Helium system announcement C · 2026-06-10 · https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Ye et al. (AWS-affiliated) · unitary bias-preserving cat–cat CNOT proposal · arXiv:2607.22852 · 2026-07-24 · https://arxiv.org/abs/2607.22852
[6] Alice & Bob · public roadmap (Boson 4 → Helium → Lithium → Beryllium → Graphene) C · retrieved 2026-09-04 · https://alice-bob.com/roadmap/
[7] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (1.1 µs cycle) · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[8] D-Wave · acquisition of Quantum Circuits Inc. C · 2026-01-07 · https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
[9] Xanadu · roadmap to 1,000+ logical qubits by 2031 C · 2026-08-31 · https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html
[10] Turcotte et al. (Nord Quantique) · grid-state qubit with SPAM below 10⁻³ · arXiv:2607.06718 · 2026-07-07 · https://arxiv.org/abs/2607.06718
[11] US BIS · interim final rule, quantum ECCNs including 3A904 · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
Открытые пункты верификации
Независимого воспроизведения результата Ocelot не существует. Точки d=3 и d=5 у Ocelot сняты при разных числах фотонов, поэтому скан по расстоянию при фиксированной рабочей точке не опубликован никем. Ни код LDPC-cat, ни «GKP плюс qLDPC» на железе не запускались. Для Helium от Alice & Bob не опубликовано измерения логической ошибки, а его дорожная карта приводит пиковое, а не среднее время битового переворота. Датированного подсчёта патентных семейств именно по этому коду не найдено. AWS не раскрывает статью финансирования программы Ocelot.
Colour code (transversal Cliffords)
Triangular 2D stabilizer code whose whole Clifford group acts transversally, skipping lattice surgery, at roughly 1.9× the surface code's teraquop footprint.
Verdict. The colour code's future is as the magic-state factory feeding surface-code memory, not as the memory. Demote the memory case if no platform reports a colour-code logical memory beating the surface code on total qubits for a fixed logical target by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A 2D topological stabilizer code on a three-colourable trivalent lattice, each plaquette carrying an X and a Z stabilizer of weight 6. Because the two types share support, the entire Clifford group — H, S, CNOT — is transversal, where the surface code gets only CNOT natively and pays lattice surgery for the rest. Bombín and Martín-Delgado introduced it in 2006 D[5]; the first full hardware demonstration is Google's, submitted December 2024 D[1]. The price is density: ~1.9× the surface code's teraquop footprint, 1,250 against 650 physical per logical at 0.1% noise S[12]G.
d = static triangular lattice, no transport; e = inherits the host's control modality and placement [graph].
f = Pauli stabilizers only; a = 0.5 — identical on fabricated and natural carriers, needing only a static nearest-neighbour lattice [graph].
Physics & limits
The transversal gate needs no merge/split: Google puts a logical Hadamard at ~20 ns against ~1,000× longer through lattice surgery C[2]. Weight-6 checks mean deeper extraction and hook errors that cut the effective distance unless the schedule avoids them — a 2026 construction avoids all malign bulk hook errors with one auxiliary per plaquette S[3]. Errors also fire three detectors, so the syndrome is a hypergraph: matching does not apply and decoders must project or search. Hence the gap: Λ₃/₅ = 1.56(4) D[1] against 2.14 for the surface code on the same processor family D[11], and Google's 2026 d=5 colour-code memory reached 8.19(14)×10⁻³ per cycle only with the search-based Tesseract decoder D[10]. What moves the floor is circuit scheduling and decoders, not the code.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+Key |
|---|---|---|---|
| 2024-12 | Λ₃/₅ = 1.56(4); transversal Clifford adds 0.0027(3) | Google Quantum AI | D[1] |
| 2025-07 | first logical 5-to-1 distillation, d=3 and d=5 patches | QuEra | D[6] |
| 2026-07 | distance-5 colour-code memory, 8.19(14)×10⁻³ per cycle | Google Quantum AI | D[10] |
Dominant term: the syndrome round, not the transversal gate — weight-6 extraction and hypergraph decoding leave Λ at 1.56 against 2.14 D[1][11].
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication of its own: it inherits the host's chip, trap or tweezer array, tiled hexagonally rather than square, and brings no new supplier D[1]. Export exposure is the host's: quantum computers sit under ECCN 4A906 (BIS, 2024-09-06) G, while the code is published mathematics from 2006 D[5].
Control, readout & I/O burden
Control and readout per qubit match the host's surface-code burden. The difference is per round: each data qubit sits in six weight-6 checks against the surface code's four weight-4 checks, so a round costs about 1.5× the two-qubit gates on a deeper schedule, and that is where the threshold goes. Against it, a logical Clifford needs no merge/split rounds at all. Decoding is the harder item: hypergraph syndromes rule out a stock matching engine, and the only published d=5 hardware decode is Google's Tesseract search decoder D[10].
Role in the stack
Sits in the superconducting, trapped-ion and neutral-atom paths [graph]; requires the same static nearest-neighbour lattice as the surface code and hosts magic-state factories. All three 2025–26 magic-state milestones ran in colour codes: cultivation to 0.9999(1) at 8% acceptance before code-switching out D[9], Quantinuum's [[15,1,3]]→[[7,1,3]] switching at ≤5.1(2.7)×10⁻⁴ D[7], QuEra's 5-to-1 distillation D[6]. It replaces the surface code where transversal Cliffords beat the ~1.9× footprint; switching costs a decoder and a layout, not hardware. Clock contribution ~20 ns per logical Hadamard C[2]; the code does set d₂, the gate-layer count summed into the round (derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path), 0.65 µs derived against the measured 1.1 µs host cycle. Neighbouring empty slot: no hardware colour-code decoder.
Verification (QCVV)
Λ₃/₅ = 1.56(4) and the 0.0027(3) transversal-Clifford error are Google's own, one processor, unreplicated by a second vendor D[1]. Two framings of that paper conflict: it reports 86.5(1)–90.7(1)% teleported-state fidelities for lattice surgery, while Google's blog presents 86–91% as "two-qubit gate fidelity" C[2] — trust the paper. Magic injection exceeds 99% only with post-selection keeping ~75% of runs D[1]. The footprint claims are not comparable either: "fewer physical qubits per code distance" C[2] against total qubits for a fixed logical target S[12]. Nothing published separates code error from decoder error in the transversal figure.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | Developer/user | US | Only superconducting colour-code memory; cultivation host | D[1][9] |
| Quantinuum | Developer/user | US | Colour-code code switching; tesseract [[16,6,4]] on Helios | D[7][8] |
| Microsoft Quantum | Developer | US | Co-authored the tesseract colour-code result | D[8] |
| QuEra | Developer/user | US | First logical 5-to-1 distillation on colour-code patches | D[6] |
Money. 2025-07-14 · QuEra · publication (first logical 5-to-1 distillation) · no figure · funded from its 230 M+ 2025 round C[15] · published D[6]. 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · up to 15 M per team · eleven teams, Quantinuum and QuEra among them G[16]. 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B gross at 60/share, Nasdaq QNT; Q2-2026 revenue 8.0 M, cash 2.1 B · closed G[14]. No round, grant or acquisition is specific to the colour code: it is a line item inside platform programmes.
Market & supply chain. No dedicated supply chain; it rides the host's fab and the general classical stack. The market it moves is decoding: hypergraph syndromes need search or projection decoders (FPGA/GPU work from AMD and NVIDIA), and no vendor ships a colour-code hardware decoder as of 4 Sep 2026. Pays into G3 and G4 through magic-state factories: every logical magic-state milestone since 2025 ran in a colour code D[6][7][9].
IP & standards. The code is published mathematics from 2006 D[5]. PatSnap's April 2026 landscape counts 12 QEC patents — Google 6, IBM 4, Tencent 2 — with no colour-code cluster P[13]. Google's granted surface-code patent covers gauge operators, not this code G. No standards body; the de facto interface is a Stim detector-error model.
Roadmaps & track record. Google (2025-06-23 · colour code a "workhorse configuration", no dated milestone · a d=5 memory followed in July 2026) C[2]D[10]. Quantinuum (2024-09 · Helios 2025 → Sol 2027 → Apollo 2029 · Helios shipped 2025-11-05 and carried the tesseract result) RG. QuEra (2026-06 · Libra, >256 logical, 2028 · its January-2024 roadmap promised 100 logical in 2026, undelivered) RG. Google's claims have been measurements, not promises; Quantinuum's schedule has held; QuEra's research runs ahead of its product roadmap.
Strategic reading. The colour code favours platforms where qubits are cheap and logical time expensive — superconducting and neutral atoms — over trapped ions, where a 1.9× premium falls on the scarce resource. Its likeliest 2029 position is not memory but the T-state factory feeding surface-code memory: cultivation cut magic-state cost ~40× inside a colour code and then switched out D[9], making it a component of a surface-code machine rather than a competitor. Substitution threats: high-rate qLDPC blocks with transversal gates, and algorithmic fault tolerance replacing O(d) rounds per logical gate. Losers: toolchains built only around lattice surgery.
Open niche: a QCVV shop could supply what no vendor has published — a protocol separating code error from decoder error in a transversal logical Clifford (0.0027(3) mixes both), and a reconciliation of the two footprint framings on one noise model. Both are refereeing jobs an interested party cannot credibly do.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a colour-code memory beyond d=5 with Λ approaching 2.14; a second vendor reproducing transversal Cliffords. Best case 2029: cultivation makes it the standard magic-state substrate, the footprint premium confined to factory patches. Worst case: hook-error and decoder overheads keep Λ near 1.5 and it survives only as a distillation substrate. Open questions: does the one-auxiliary-per-plaquette circuit S[3] recover a competitive threshold on hardware; do planar non-Clifford circuits S[4] beat distillation; will anyone publish a total-footprint comparison.
Sources
[1] Lacroix, Bourassa, Heras, Zhang et al. (Google Quantum AI), "Scaling and logic in the colour code on a superconducting quantum processor", Nature 645, 614 (2025); arXiv:2412.14256 (2024-12-18) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 ; https://arxiv.org/abs/2412.14256
[2] Google Research, "A colorful quantum future" (2025-06-23) — https://research.google/blog/a-colorful-quantum-future/ CG
[3] "Color code off-the-hook: avoiding hook errors with a single auxiliary per plaquette", arXiv:2603.28852 (2026-03) — https://arxiv.org/abs/2603.28852 S
[4] "Planar fault-tolerant circuits for non-Clifford gates on the 2D color code", arXiv:2505.05175; accepted, PRX Quantum 10.1103/p7c9-x1m9 — https://arxiv.org/abs/2505.05175 S
[5] Bombín, Martín-Delgado, "Topological quantum distillation", Phys. Rev. Lett. 97, 180501 (2006); arXiv:quant-ph/0605138 — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0605138
[6] Cantu et al. (QuEra, Harvard, MIT), "Experimental demonstration of logical magic state distillation", Nature 645, 620 (2025-07-14) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 G
[7] Daguerre, Blume-Kohout, Brown, Hayes, Kim (Quantinuum), "Experimental demonstration of high-fidelity logical magic states from code switching", Phys. Rev. X 15, 041008; arXiv:2506.14169 (2025-06-17) — https://arxiv.org/abs/2506.14169 G
[8] Microsoft Quantum with Quantinuum, tesseract [[16,6,4]] colour code, Nature 654 (2026-06-10) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y G
[9] Rosenfeld, Gidney, Roberts, Morvan, Lacroix et al. (Google Quantum AI), "Magic state cultivation on a superconducting quantum processor", arXiv:2512.13908 (2025-12-15) — https://arxiv.org/abs/2512.13908 G
[10] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655 (2026-07-08) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 G
[11] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y G
[12] Gidney, Jones (Google), "New circuits and an open source decoder for the colour code", arXiv:2312.08813 (2023-12-14) — https://arxiv.org/abs/2312.08813 SG
[13] PatSnap Insights, "Quantum error correction patent landscape 2026" (2026-04-22) — https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ PG
[14] Quantinuum, "Quantinuum announces pricing of upsized initial public offering" (2026-06-03) — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G
[15] QuEra, "QuEra expands $230 million financing round" (2025) — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing CG
[16] DARPA, QBI Stage B selection (2025-11-06) — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
Open verification items
The authors and institutions of arXiv:2603.28852 ("Color code off-the-hook") could not be resolved from the abstract page; the hook-error and single-auxiliary claims are stated there, the Monte Carlo improvement is not quantified [3].
The quantitative claims of arXiv:2505.05175 (planar non-Clifford circuits on the 2D colour code) could not be extracted; only its title and PRX Quantum acceptance are confirmed [4].
Google's blog reports 86–91% as "two-qubit gate fidelity" where the paper reports 86.5(1)–90.7(1)% teleported-state fidelities via lattice surgery [1][2] — same numbers, different quantity; unreconciled by either source.
"Fewer physical qubits for the same code distance" [2] and the 1,250-against-650 teraquop footprint [12] measure different quantities; no published source reconciles them.
No independent, non-Google replication of Λ₃/₅ = 1.56(4) was located as of 4 Sep 2026.
Цветной код (трансверсальные клиффордовы гейты)
Треугольный двумерный стабилизаторный код, у которого вся группа Клиффорда действует трансверсально, минуя решёточную хирургию, ценой примерно 1.9× teraquop-площади поверхностного кода.
Вердикт. Будущее цветного кода — фабрика магических состояний, питающая память на поверхностном коде, а не сама память. Понизить вариант «память», если до 2028 г. ни одна платформа не сообщит о логической памяти на цветном коде, выигрывающей у поверхностного кода по суммарному числу кубитов при фиксированной логической цели.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Двумерный топологический стабилизаторный код на трёхраскрашиваемой тривалентной решётке, где каждая плакета несёт X- и Z-стабилизатор веса 6. Поскольку стабилизаторы обоих типов имеют одинаковый носитель (support), вся группа Клиффорда — H, S, CNOT — трансверсальна, тогда как поверхностный код получает нативно только CNOT, а за остальное платит решёточной хирургией. Код введён Bombín и Martín-Delgado в 2006 г. D[5]; первая полноценная аппаратная демонстрация принадлежит Google, подана в декабре 2024 г. D[1]. Цена — плотность: ~1.9× teraquop-площади поверхностного кода, 1,250 против 650 физических кубитов на логический при шуме 0.1% S[12]G.
d = статическая треугольная решётка, транспорта нет; e = наследует модальность управления и размещение от принимающей платформы [запись графа].
f = только паулиевские стабилизаторы; a = 0.5 — одинаков на изготавливаемых и естественных носителях, требует лишь статической решётки ближайших соседей [запись графа].
Физика и пределы
Трансверсальный гейт не требует слияния/разделения: Google оценивает логический адамар в ~20 ns против ~1,000× большего времени через решёточную хирургию C[2]. Проверки веса 6 означают более глубокую схему извлечения синдрома и hook-ошибки, срезающие эффективное расстояние, если расписание их не обходит; конструкция 2026 г. обходит все злокачественные объёмные hook-ошибки при одном вспомогательном кубите на плакету S[3]. Ошибки к тому же зажигают три детектора, поэтому синдром представляет собой гиперграф: паросочетание неприменимо, и декодерам приходится проецировать или вести поиск. Отсюда и разрыв: Λ₃/₅ = 1.56(4) D[1] против 2.14 у поверхностного кода на том же семействе процессоров D[11], а память Google на цветном коде с d=5 (2026 г.) вышла на 8.19(14)×10⁻³ на цикл только с поисковым декодером Tesseract D[10]. Сдвигают нижнюю границу планирование схемы и декодеры, а не сам код.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-12 | Λ₃/₅ = 1.56(4); трансверсальный клиффорд добавляет 0.0027(3) | Google Quantum AI | D[1] |
| 2025-07 | первая логическая дистилляция 5→1, патчи d=3 и d=5 | QuEra | D[6] |
| 2026-07 | память на цветном коде с расстоянием 5, 8.19(14)×10⁻³ на цикл | Google Quantum AI | D[10] |
Доминирующий член — раунд считывания синдрома, а не трансверсальный гейт: извлечение проверок веса 6 и гиперграфовое декодирование оставляют Λ на уровне 1.56 против 2.14 D[1][11].
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного производства нет: код наследует кристалл, ловушку или массив оптических пинцетов принимающей платформы, замощённые гексагонально, а не квадратно, и новых поставщиков не приводит D[1]. Экспортная уязвимость — тоже платформы: квантовые компьютеры проходят по ECCN 4A906 (BIS, 2024-09-06) G, тогда как сам код — опубликованная математика 2006 года D[5].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Управление и считывание в расчёте на кубит совпадают с нагрузкой той же платформы под поверхностный код. Разница — в раунде: каждый информационный кубит входит в шесть проверок веса 6 против четырёх проверок веса 4 у поверхностного кода, поэтому раунд обходится примерно в 1.5× двухкубитных гейтов при более глубоком расписании — туда и уходит порог. В противовес этому логический клиффордов гейт не требует раундов слияния/разделения вовсе. Труднее с декодированием: гиперграфовые синдромы исключают штатный движок паросочетания, и единственное опубликованное аппаратное декодирование при d=5 — поисковый декодер Tesseract от Google D[10].
Роль в стеке
Занимает место на сверхпроводниковом, ионном и нейтрально-атомном путях платформ [запись графа]; требует той же статической решётки ближайших соседей, что и поверхностный код, и размещает у себя фабрики магических состояний. Все три вехи по магическим состояниям 2025–26 гг. поставлены в цветных кодах: культивация до 0.9999(1) при доле приёма 8% с последующим переключением кода наружу D[9], переключение [[15,1,3]]→[[7,1,3]] у Quantinuum при ≤5.1(2.7)×10⁻⁴ D[7], дистилляция 5→1 у QuEra D[6]. Он замещает поверхностный код там, где трансверсальные клиффордовы гейты перевешивают надбавку ~1.9× по площади; переход стоит декодера и топологии размещения, но не оборудования. Вклад в такт ~20 ns на логический адамар C[2]; при этом код задаёт d₂ — число слоёв гейтов, входящих в сумму раунда (производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути), — 0.65 µs производного такта против измеренного цикла принимающей платформы 1.1 µs. Соседний пустой слот: аппаратного декодера цветного кода нет.
Верификация (QCVV)
Λ₃/₅ = 1.56(4) и ошибка трансверсального клиффорда 0.0027(3) — собственные данные Google, один процессор, вторым производителем не воспроизведены D[1]. Две подачи одной и той же работы расходятся: в статье приводится точность (fidelity) телепортированных состояний 86.5(1)–90.7(1)% для решёточной хирургии, а блог Google представляет 86–91% как «точность двухкубитного гейта» C[2] — доверять следует статье. Инжекция магического состояния превышает 99% только с постселекцией, сохраняющей ~75% прогонов D[1]. Утверждения о занимаемой площади тоже несопоставимы: «меньше физических кубитов на единицу кодового расстояния» C[2] против суммарного числа кубитов при фиксированной логической цели S[12]. Ни в одной публикации ошибка кода не отделена от ошибки декодера в трансверсальном показателе.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | Разработчик/пользователь | США | Единственная сверхпроводниковая память на цветном коде; площадка культивации | D[1][9] |
| Quantinuum | Разработчик/пользователь | США | Переключение кодов на цветном коде; tesseract [[16,6,4]] на Helios | D[7][8] |
| Microsoft Quantum | Разработчик | США | Соавтор результата по tesseract-цветному коду | D[8] |
| QuEra | Разработчик/пользователь | США | Первая логическая дистилляция 5→1 на патчах цветного кода | D[6] |
Деньги. 2025-07-14 · QuEra · публикация (первая логическая дистилляция 5→1) · сумма не указана · профинансировано из её раунда 2025 г. на 230 M+ C[15] · опубликовано D[6]. 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · до 15 M на команду · одиннадцать команд, среди них Quantinuum и QuEra G[16]. 2026-06-03 · Quantinuum · IPO · 1.68 B валовых при 60/share, Nasdaq QNT; выручка за Q2-2026 8.0 M, денежные средства 2.1 B · закрыто G[14]. Ни один раунд, грант или поглощение не относятся именно к цветному коду: это строка внутри платформенных программ.
Рынок и цепочка поставок. Выделенной цепочки поставок нет; код едет на фабрике (foundry) принимающей платформы и на общем классическом стеке. Рынок, который он двигает, — декодирование: гиперграфовые синдромы требуют поисковых или проекционных декодеров (работы на FPGA/GPU у AMD и NVIDIA), и по состоянию на 4 сентября 2026 г. ни один поставщик не выпускает аппаратный декодер цветного кода. Работает на цели G3 и G4 через фабрики магических состояний: каждая веха по логическим магическим состояниям начиная с 2025 г. поставлена в цветном коде D[6][7][9].
ИС и стандарты. Код — опубликованная математика 2006 года D[5]. Обзор PatSnap за апрель 2026 г. насчитывает 12 патентов по QEC — Google 6, IBM 4, Tencent 2 — без кластера по цветному коду P[13]. Выданный Google патент по поверхностному коду покрывает калибровочные операторы, а не этот код G. Органа стандартизации нет; де-факто интерфейс — модель ошибок детекторов Stim.
Дорожные карты и послужной список. Google (2025-06-23 · цветной код как «рабочая» конфигурация, вехи с датой нет · память d=5 последовала в июле 2026 г.) C[2]D[10]. Quantinuum (2024-09 · Helios 2025 → Sol 2027 → Apollo 2029 · Helios поставлен 2025-11-05 и на нём получен результат по tesseract) RG. QuEra (2026-06 · Libra, >256 логических, 2028 · её дорожная карта от января 2024 г. обещала 100 логических в 2026 г. — не выполнено) RG. Заявления Google были измерениями, а не обещаниями; график Quantinuum выдерживается; исследования QuEra идут впереди её продуктовой дорожной карты.
Стратегическое прочтение. Цветной код выгоден платформам, где кубиты дёшевы, а логическое время дорого — сверхпроводники и нейтральные атомы, — и невыгоден ионным ловушкам, где надбавка 1.9× ложится на дефицитный ресурс. Наиболее вероятная его позиция к 2029 г. — не память, а фабрика T-состояний, питающая память на поверхностном коде: культивация снизила стоимость магического состояния примерно в 40× внутри цветного кода, после чего код переключается наружу D[9], что делает его компонентом машины на поверхностном коде, а не её конкурентом. Угрозы замещения: блоки qLDPC с высокой скоростью кодирования и трансверсальными гейтами, а также алгоритмическая отказоустойчивость, снимающая O(d) раундов на логический гейт. Проигравшие: инструментальные цепочки, построенные исключительно вокруг решёточной хирургии.
Открытая ниша: лаборатория QCVV могла бы дать то, чего не опубликовал ни один поставщик, — протокол, отделяющий ошибку кода от ошибки декодера в трансверсальном логическом клиффордовом гейте (0.0027(3) смешивает обе), и согласование двух трактовок занимаемой площади на одной модели шума. И то и другое — судейская работа, которую заинтересованная сторона убедительно выполнить не может.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить за 12–24 месяца: память на цветном коде за пределами d=5 с Λ, приближающимся к 2.14; воспроизведение трансверсальных клиффордовых гейтов вторым производителем. Лучший случай к 2029 г.: культивация делает его стандартной подложкой для магических состояний, а надбавка по площади ограничивается патчами фабрики. Худший случай: накладные расходы на hook-ошибки и декодирование удерживают Λ около 1.5, и он выживает лишь как подложка для дистилляции. Открытые вопросы: восстанавливает ли схема с одним вспомогательным кубитом на плакету S[3] конкурентоспособный порог на оборудовании; обходят ли планарные неклиффордовы схемы S[4] дистилляцию; опубликует ли кто-нибудь сравнение по суммарной занимаемой площади.
Источники
[1] Lacroix, Bourassa, Heras, Zhang et al. (Google Quantum AI), "Scaling and logic in the colour code on a superconducting quantum processor", Nature 645, 614 (2025); arXiv:2412.14256 (2024-12-18) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 ; https://arxiv.org/abs/2412.14256
[2] Google Research, "A colorful quantum future" (2025-06-23) — https://research.google/blog/a-colorful-quantum-future/ CG
[3] "Color code off-the-hook: avoiding hook errors with a single auxiliary per plaquette", arXiv:2603.28852 (2026-03) — https://arxiv.org/abs/2603.28852 S
[4] "Planar fault-tolerant circuits for non-Clifford gates on the 2D color code", arXiv:2505.05175; accepted, PRX Quantum 10.1103/p7c9-x1m9 — https://arxiv.org/abs/2505.05175 S
[5] Bombín, Martín-Delgado, "Topological quantum distillation", Phys. Rev. Lett. 97, 180501 (2006); arXiv:quant-ph/0605138 — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0605138
[6] Cantu et al. (QuEra, Harvard, MIT), "Experimental demonstration of logical magic state distillation", Nature 645, 620 (2025-07-14) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 G
[7] Daguerre, Blume-Kohout, Brown, Hayes, Kim (Quantinuum), "Experimental demonstration of high-fidelity logical magic states from code switching", Phys. Rev. X 15, 041008; arXiv:2506.14169 (2025-06-17) — https://arxiv.org/abs/2506.14169 G
[8] Microsoft Quantum with Quantinuum, tesseract [[16,6,4]] colour code, Nature 654 (2026-06-10) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y G
[9] Rosenfeld, Gidney, Roberts, Morvan, Lacroix et al. (Google Quantum AI), "Magic state cultivation on a superconducting quantum processor", arXiv:2512.13908 (2025-12-15) — https://arxiv.org/abs/2512.13908 G
[10] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655 (2026-07-08) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 G
[11] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y G
[12] Gidney, Jones (Google), "New circuits and an open source decoder for the colour code", arXiv:2312.08813 (2023-12-14) — https://arxiv.org/abs/2312.08813 SG
[13] PatSnap Insights, "Quantum error correction patent landscape 2026" (2026-04-22) — https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ PG
[14] Quantinuum, "Quantinuum announces pricing of upsized initial public offering" (2026-06-03) — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G
[15] QuEra, "QuEra expands $230 million financing round" (2025) — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing CG
[16] DARPA, QBI Stage B selection (2025-11-06) — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
Открытые пункты верификации
Авторов и организации arXiv:2603.28852 («Color code off-the-hook») по странице аннотации установить не удалось; утверждения о hook-ошибках и одном вспомогательном кубите там заявлены, улучшение по Монте-Карло количественно не выражено [3].
Количественные утверждения arXiv:2505.05175 (планарные неклиффордовы схемы на двумерном цветном коде) извлечь не удалось; подтверждены только название и факт принятия в PRX Quantum [4].
Блог Google подаёт 86–91% как «точность двухкубитного гейта» там, где статья приводит 86.5(1)–90.7(1)% как точность телепортированных состояний через решёточную хирургию [1][2] — те же числа, но иная величина; ни один из источников расхождение не снимает.
«Меньше физических кубитов при том же кодовом расстоянии» [2] и teraquop-площадь 1,250 против 650 [12] измеряют разные величины; ни один опубликованный источник их не согласует.
Независимого воспроизведения Λ₃/₅ = 1.56(4) вне Google по состоянию на 4 сентября 2026 г. не обнаружено.
Algorithmic FT / transversal architectures
Replacing O(d) syndrome-extraction rounds per logical gate with a constant number, via transversal block-to-block gates plus correlated decoding.
Verdict. The transversal half is measured on atoms and ions; the correlated-decoding half is a proof plus simulation. No run has closed transversal gate, correlated decode and feed-forward in real time.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Algorithmic fault tolerance, introduced by Zhou, Bluvstein, Kubica, Lukin and co-workers as a preprint in June 2024 and published in Nature in 2025 D[1], runs logical gates transversally between code blocks and decodes the algorithm's whole syndrome history jointly, so a logical gate costs a constant number of extraction rounds rather than the O(d) lattice surgery needs.
Mobility: it presumes a machine that can bring any two blocks into register — tweezer transport or ion shuttling — not a fixed lattice. Error structure: no new channel — the code's own Pauli and erasure noise, atom loss dominant, with physical-cycle overhead traded for classical decoding overhead.
Physics & limits
The d-round rule exists because one round cannot distinguish a measurement error from a data error; repeating the syndrome circuit d times makes the detector graph's space-time distance equal the code distance. That redundancy is only needed when each block is decoded alone: a transversal CNOT maps a fault in one block to its partner in the other, so the joint graph across blocks and time still has distance d after O(1) rounds — if the decoder uses it. The proof bounds deviation from the ideal logical measurement distribution as exponentially small D[1].
The cost moves to the classical side, structurally. The joint graph does not factorise, so the sliding window that keeps per-block decoding local in time is no longer exact: the decoder spans several logical gates, cannot close its window until the next feed-forward point, and its work grows with the blocks entangled since the last measurement, not with d.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-06 | O(d) → O(1) rounds per logical gate, >10× space-time reduction (proof, simulation) | Harvard/QuEra | D[1] |
| 2025-05 | RSA-2048 in 5.6 days on 19 M atoms at a 1 ms cycle, ~50× faster than comparable | Harvard/QuEra | S[3] |
| 2025-11 | 448 atoms: transversal CNOTs, hundreds of teleportations, 96 logical qubits | Harvard/QuEra | D[2] |
| 2026-03 | Shor with 10,000 atoms (26,000 for speed): P-256 in days, RSA-2048 far longer | Harvard/Caltech | S[4] |
| 2026-06 | [[16,6,4]] tesseract code, transversal logical Cliffords, on trapped ions | Quantinuum | D[6] |
Every reported gain is simulation or an offline decode of stored syndromes: no published run closes the loop — transversal gate, correlated decode, feed-forward — in real time.
Manufacturing, materials & supply chain
An architecture and decoding layer with no process, yield or unit cost. Its supply-chain exposure is second-hand but specific: crossed acousto-optic deflectors, where AA Opto-Electronic and Gooch & Housego are the only vendors named in the 448-atom work D[2], and the classical hardware running the decode. NVIDIA's NVQLink sets the yardstick at 3.84 µs round trip and 67 µs median BP-OSD decode — on the far easier per-block problem C[7].
Control, readout & I/O burden
No new laser, control line or detector; the burden is classical and real-time. A correlated decoder must ingest syndromes from every block touched by a transversal gate and return a correction before the next feed-forward point — within milliseconds on atoms, on a graph 10²–10³× larger than the single-block problem GPUs handle now. At 10³ logical qubits the evidence is simulation; at 10⁴–10⁶ no latency model has been published, and both resource estimates assume decoding keeps up S[3]S[4]. That assumption, not atom count, is where this fails if it fails.
Role in the stack
It applies on any path that can move qubits: the alkali neutral-atom path (QuEra, Pasqal, Infleqtion, Atom Computing) and — though the graph record models it as atoms-only — the trapped-ion shuttling path, where Quantinuum runs the same [[16,6,4]] code transversally D[6]. It requires transport plus correlated, loss-aware decoding, and conflicts with fixed nearest-neighbour lattices, which cannot pair arbitrary blocks without a routing layer. It adds no term to the derived clock but multiplies it, cutting rounds per logical gate from ~d (at d = 7 on atoms, ~9 ms per gate) to O(1). Neighbouring empty slot: a real-time correlated decoder.
Verification (QCVV)
Transversal gates and 96 active logical qubits are hardware measurements D[2]; the >10× reduction is a theorem plus simulation D[1], unreproduced outside the author group. The two resource estimates differ by three orders in space — a trade curve, not a contradiction: 19 M atoms buys RSA-2048 in 5.6 days S[3], while 10,000–26,000 atoms buys P-256 in days and RSA-2048 one to two orders slower S[4]; "RSA-2048 with 10,000 atoms" is what neither paper says. The sharpest counter-evidence is Atom Computing and Microsoft's toric code: Λ_Z ≈ 1.9 but Λ_X ≈ 1.2, average 1.30 over four cycles, and with reloading over 90 rounds suppression vanished (0.63% versus 0.64% per cycle) D[5]. Atoms have not shown sustained below-threshold memory, and constant-round fault tolerance is a claim about long algorithms.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do here | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Harvard | research | US | Originated the scheme; 448-atom transversal demo | D[1][2] |
| QuEra | developer | US | Co-author and hardware; Libra 2028 needs the gain | CG |
| Quantinuum | developer | US/UK | Transversal logical Cliffords on ions, same code | D[6] |
| Atom Computing | developer | US | Zoned transport; published the counter-result | D[5] |
| Google Quantum AI | developer | US | Neutral-atom track since 2026-03, QEC-focused | C[8] |
| Pasqal | developer | FR | Transport architecture, 100 logical by 2029 | CP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G |
Money. 2025-09-09 · QuEra · round · 230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · closed G[10]G. 2025-11-06 · Atom Computing and QuEra · QBI Stage B · ≤15 M each · active G[15]G. 2026-02-17 · Infleqtion · IPO · >550 M · NYSE INFQ G[12]. 2026-05-21 · Atom Computing and Infleqtion · CHIPS LOI · 100 M each · US Commerce · non-binding G[14]G. 2026-06-16 · Atom Computing · Series C · 100 M, Third Point G[11]G. 2026-08-28 · Pasqal · SPAC · ~360 M cash · Nasdaq PSQL G[13]P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G.
Market & supply chain. Nothing is sold under this name; it multiplies someone else's machine, so rent accrues to the transport optics and the decoder stack. It pays for G3, cutting physical-per-logical from ~10³ toward ~10², and for G4 if it holds; nothing for G1 or G5.
IP & standards. The founding work is peer-reviewed in Nature and open on arXiv, as is the ISCA resource analysis; no patent family specific to algorithmic fault tolerance or correlated decoding was found as of 2026-09-04.
Roadmaps & track record. QuEra: Libra promised 2026-06-15 for 2028 (>256 logical, 10⁻⁶) after a January 2024 promise of 100 logical qubits in 2026 — a two-year slip, so the schedule now leaning on constant-round fault tolerance has been reset once R[9]G. Pasqal: 10,000 physical slipped 2026 to 2028 RP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. Every atom roadmap past 2027 prices in this gain; none names it as a dependency.
Strategic reading. If it holds at scale, every transport-capable vendor's fault-tolerance date moves left at once and the millisecond atom cycle stops being disqualifying — the bet behind zoned architectures. Ions gain equally and are further along on transversal Cliffords, so the winner need not be an atom company. The losers are fixed nearest-neighbour superconducting lattices, which cannot claim the discount.
Open niche: Correlated decoding has no published latency or accuracy benchmark above roughly 10² logical qubits. A small QCVV team could specify one — joint detector graphs of stated block count and depth, a noise model including atom loss, a wall-clock budget tied to a 1 ms cycle — and publish reference instances: the number every roadmap above assumes and none reports.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a group closes transversal gate, correlated decode and feed-forward on hardware; an atom system shows sustained below-threshold memory with reloading; QuEra restates Libra without the gain. Best case 2029: constant-round fault tolerance at 10³ logical qubits, compressing every transport-capable roadmap. Worst case: correlated decoding stalls at a few dozen blocks and stays a resource-estimation tool. Open: does decoder latency scale past 10⁴ blocks; does >10× survive loss-heavy noise. Watch: Libra milestones and any real-time correlated-decoder demonstration.
Sources
[1] Zhou, Zhao, Cain, Bluvstein, Maskara, Duckering, Hu, Wang, Kubica, Lukin · "Low-Overhead Transversal Fault Tolerance for Universal Quantum Computation" · Nature, doi 10.1038/s41586-025-09543-5 (arXiv:2406.17653 v1 2024-06-25, v2 2025-08-04) · https://arxiv.org/abs/2406.17653
[2] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · 448-atom fault-tolerant architecture; 96 logical qubits, transversal CNOTs, 2.14(13)× suppression in a four-round circuit · Nature 649, 39 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[3] Zhou, Duckering, Zhao, Bluvstein, Cain, Kubica, Wang, Lukin · "Resource Analysis of Low-Overhead Transversal Architectures for Reconfigurable Atom Arrays" · ISCA 2025, doi 10.1145/3695053.3731039 (arXiv:2505.15907) · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[4] Cain, Xu, King, Picard, Levine, Endres, Preskill, Huang, Bluvstein · "Shor's algorithm is possible with as few as 10,000 reconfigurable atomic qubits" · arXiv:2603.28627 · 2026-03-30 · https://arxiv.org/abs/2603.28627
[5] Atom Computing and Microsoft · toric code on a neutral-atom array: Λ_Z ≈ 1.9, Λ_X ≈ 1.2, 90 rounds with reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
[6] Microsoft Quantum and Quantinuum · [[16,6,4]] tesseract code, transversal logical Clifford group in depth-one circuits, 12 addressable logical CZ pairs · Nature 654 · 2026-06-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y
[7] NVIDIA · NVQLink architecture: 3.84 µs mean round trip, 67 µs median BP-OSD decode against Quantinuum Helios · developer blog · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ C
[8] Google · neutral-atom hardware track under Adam Kaufman, QEC adapted to atom connectivity · company blog · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[9] QuEra · Libra 2028 fault-tolerant system (>256 logical, 10⁻⁶) and expanded AWS collaboration · press release · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws C
[10] QuEra · $230 M+ financing round (Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures) · press release · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
[11] Atom Computing · >300 M raised including a 100 M Commerce letter of intent · press release · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[12] Infleqtion · NYSE listing (INFQ), >$550 M gross proceeds · press release · 2026-02-17 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ C
[13] Pasqal · SPAC merger completed, ~$360 M cash, Nasdaq PSQL · The Quantum Insider · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
[14] US Department of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent to nine companies, $2.013 B total · press release · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[15] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection (eleven performers incl. Atom Computing and QuEra) · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Open verification items
- The physical error rate, code distance and decoder model behind the 19 M-atom / 5.6-day and 10,000-atom estimates are not in either abstract; the two were not reconciled against a common assumption set.
- No independent replication of the >10× space-time reduction exists outside the overlapping Harvard/QuEra/Caltech author group.
- No published real-time correlated-decoder latency figure above roughly 10² logical qubits; scaling above that is unverified.
- The graph record's front-matter year (2025) is the Nature publication year; the preprint is 2024-06-25. Both are retained rather than reconciled.
Алгоритмическая отказоустойчивость / трансверсальные архитектуры
Замена O(d) раундов извлечения синдрома на один логический гейт постоянным их числом — за счёт трансверсальных гейтов между блоками кода и коррелированного декодирования.
Вердикт. Трансверсальная половина измерена на атомах и ионах; половина с коррелированным декодированием — это доказательство плюс моделирование. Ни один запуск не замкнул в реальном времени цепочку «трансверсальный гейт — коррелированное декодирование — feed-forward».
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Алгоритмическая отказоустойчивость, предложенная Zhou, Bluvstein, Kubica, Lukin и соавторами в виде препринта в июне 2024 г. и опубликованная в Nature в 2025 г. D[1], выполняет логические гейты трансверсально между блоками кода и декодирует всю синдромную историю алгоритма совместно, так что логический гейт обходится в постоянное число раундов извлечения, а не в те O(d), которых требует решёточная хирургия (lattice surgery).
Подвижность: схема предполагает машину, способную свести любые два блока в общий регистр, — транспорт оптическим пинцетом или транспортировку ионов, а не фиксированную решётку. Структура ошибок: новых каналов нет — собственный паулиевский шум кода и шум стирания (erasure) с доминирующей потерей атомов, при этом накладные расходы на физические циклы обменены на накладные расходы классического декодирования.
Физика и пределы
Правило d раундов существует потому, что один раунд не позволяет отличить ошибку измерения от ошибки данных; d-кратное повторение синдромной схемы делает пространственно-временно́е расстояние графа детекторов равным кодовому расстоянию. Эта избыточность нужна лишь тогда, когда каждый блок декодируется по отдельности: трансверсальный CNOT переносит сбой из одного блока на его партнёра в другом, поэтому совместный граф по блокам и по времени сохраняет расстояние d уже после O(1) раундов — если декодер этим пользуется. Доказательство ограничивает отклонение от идеального распределения результатов логического измерения экспоненциально малой величиной D[1].
Цена структурно перемещается на классическую сторону. Совместный граф не факторизуется, поэтому скользящее окно, которое делает поблочное декодирование локальным во времени, перестаёт быть точным: декодер охватывает несколько логических гейтов, не может закрыть окно до следующей точки упреждающей передачи (feed-forward), и объём его работы растёт не с d, а с числом блоков, запутанных с момента последнего измерения.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-06 | O(d) → O(1) раундов на логический гейт, сокращение пространственно-временно́го объёма >10× (доказательство, моделирование) | Harvard/QuEra | D[1] |
| 2025-05 | RSA-2048 за 5.6 суток на 19 M атомов при цикле 1 мс, примерно в 50× быстрее сопоставимых оценок | Harvard/QuEra | S[3] |
| 2025-11 | 448 атомов: трансверсальные CNOT, сотни телепортаций, 96 логических кубитов | Harvard/QuEra | D[2] |
| 2026-03 | Алгоритм Шора на 10,000 атомов (26,000 ради скорости): P-256 за дни, RSA-2048 существенно дольше | Harvard/Caltech | S[4] |
| 2026-06 | Код «тессеракт» [[16,6,4]], трансверсальные логические клиффордовы операции, на захваченных ионах | Quantinuum | D[6] |
Всякий заявленный выигрыш получен в моделировании или при офлайн-декодировании сохранённых синдромов: ни один опубликованный запуск не замыкает петлю — трансверсальный гейт, коррелированное декодирование, feed-forward — в реальном времени.
Производство, материалы и цепочка поставок
Это архитектурный слой и слой декодирования: у него нет ни техпроцесса, ни выхода годных, ни удельной стоимости. Зависимость от цепочки поставок опосредованная, но вполне конкретная: скрещённые акустооптические дефлекторы, для которых в работе с 448 атомами названы лишь два поставщика — AA Opto-Electronic и Gooch & Housego D[2], — и классическое оборудование, выполняющее декодирование. Планку задаёт NVQLink от NVIDIA: 3.84 мкс среднего полного оборота и 67 мкс медианного декодирования BP-OSD — причём на несравнимо более лёгкой поблочной задаче C[7].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Ни нового лазера, ни новой линии управления, ни нового детектора; нагрузка лежит на классической стороне и приходится на реальное время. Коррелированный декодер обязан принять синдромы от каждого блока, затронутого трансверсальным гейтом, и вернуть коррекцию до следующей точки feed-forward — на атомах это миллисекунды, причём на графе в 10²–10³ раз большем, чем поблочная задача, которую сегодня тянут GPU. При 10³ логических кубитов свидетельства — моделирование; при 10⁴–10⁶ модель задержки не опубликована, а обе ресурсные оценки исходят из того, что декодирование успевает S[3]S[4]. Именно это допущение, а не число атомов, и станет точкой отказа, если отказ произойдёт.
Роль в стеке
Подход применим на любом пути платформы, где кубиты можно перемещать: на пути нейтральных атомов щелочных элементов (QuEra, Pasqal, Infleqtion, Atom Computing) и — хотя запись графа моделирует его как чисто атомный — на пути транспортировки захваченных ионов, где Quantinuum выполняет трансверсально тот же код [[16,6,4]] D[6]. Он требует транспорта плюс коррелированного декодирования, учитывающего потери, и конфликтует с фиксированными решётками ближайших соседей, которые без слоя маршрутизации не умеют сводить в пару произвольные блоки. В производный такт он не добавляет слагаемого, а умножает его, сокращая число раундов на логический гейт с ~d (при d = 7 на атомах это ~9 мс на гейт) до O(1). Соседний пустой слот: коррелированный декодер реального времени.
Верификация (QCVV)
Трансверсальные гейты и 96 активных логических кубитов — это аппаратные измерения D[2]; сокращение >10× — теорема плюс моделирование D[1], за пределами авторской группы не воспроизведённые. Две ресурсные оценки расходятся на три порядка по пространству, но это кривая компромисса, а не противоречие: 19 M атомов покупают RSA-2048 за 5.6 суток S[3], тогда как 10,000–26,000 атомов покупают P-256 за дни, а RSA-2048 — на один-два порядка медленнее S[4]; формулировки «RSA-2048 на 10,000 атомов» нет ни в одной из двух статей. Самое острое контрсвидетельство — торический код Atom Computing и Microsoft: Λ_Z ≈ 1.9, но Λ_X ≈ 1.2, среднее 1.30 за четыре цикла, а при перезагрузке атомов на протяжении 90 раундов подавление исчезло вовсе (0.63% против 0.64% за цикл) D[5]. Устойчивой подпороговой памяти атомы не показали, а отказоустойчивость с постоянным числом раундов — это утверждение о длинных алгоритмах.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Harvard | исследования | США | Автор схемы; трансверсальная демонстрация на 448 атомах | D[1][2] |
| QuEra | разработчик | США | Соавтор и аппаратура; Libra 2028 нуждается в этом выигрыше | CG |
| Quantinuum | разработчик | США/Великобритания | Трансверсальные логические клиффордовы операции на ионах, тот же код | D[6] |
| Atom Computing | разработчик | США | Зонированный транспорт; опубликовала контррезультат | D[5] |
| Google Quantum AI | разработчик | США | Направление нейтральных атомов с 2026-03, с упором на QEC | C[8] |
| Pasqal | разработчик | Франция | Транспортная архитектура, 100 логических кубитов к 2029 г. | CP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G |
Деньги. 2025-09-09 · QuEra · раунд · 230 M+ · Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures · закрыт G[10]G. 2025-11-06 · Atom Computing и QuEra · QBI, этап B · ≤15 M каждой · действует G[15]G. 2026-02-17 · Infleqtion · IPO · >550 M · NYSE INFQ G[12]. 2026-05-21 · Atom Computing и Infleqtion · письма о намерениях по CHIPS · по 100 M каждой · Минторг США · необязывающие G[14]G. 2026-06-16 · Atom Computing · раунд Series C · 100 M, Third Point G[11]G. 2026-08-28 · Pasqal · SPAC · ~360 M деньгами · Nasdaq PSQL G[13]P; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G.
Рынок и цепочка поставок. Под этим названием ничего не продаётся; технология умножает чужую машину, поэтому рента достаётся транспортной оптике и стеку декодера. Она оплачивает G3, снижая число физических кубитов на логический с ~10³ в сторону ~10², и, если подтвердится, G4; для G1 и G5 — ничего.
ИС и стандарты. Основополагающая работа прошла рецензирование в Nature и открыто доступна на arXiv, как и ресурсный анализ ISCA; патентного семейства, специфичного именно для алгоритмической отказоустойчивости или коррелированного декодирования, по состоянию на 2026-09-04 не найдено.
Дорожные карты и послужной список. QuEra: Libra обещана 2026-06-15 на 2028 г. (>256 логических кубитов, 10⁻⁶) — после январского обещания 2024 года дать 100 логических кубитов в 2026 г., то есть сдвиг на два года; график, который теперь опирается на отказоустойчивость с постоянным числом раундов, уже один раз пересматривался R[9]G. Pasqal: 10,000 физических кубитов сдвинулись с 2026 на 2028 г. RP; roadmap 10,000 physical 2028, 100 logical 2029 (2024 roadmap had 10,000 in 2026) · 2026-08-28">G. Каждая атомная дорожная карта после 2027 г. закладывает этот выигрыш в свои цифры; ни одна не называет его как зависимость.
Стратегическое прочтение. Если подход выдержит масштабирование, дата отказоустойчивости у каждого вендора, умеющего перемещать кубиты, разом сдвинется влево, а миллисекундный атомный цикл перестанет быть приговором — именно на это и сделана ставка зонированных архитектур. Ионы выигрывают ровно столько же и дальше продвинулись по трансверсальным клиффордовым операциям, так что победителем не обязана оказаться атомная компания. Проигрывают фиксированные сверхпроводниковые решётки ближайших соседей: на эту скидку они претендовать не могут.
Открытая ниша: Для коррелированного декодирования не опубликовано ни одного бенчмарка по задержке или точности выше примерно 10² логических кубитов. Небольшая команда QCVV могла бы такой бенчмарк специфицировать — совместные графы детекторов с заданным числом блоков и заданной глубиной, модель шума, включающая потерю атомов, бюджет реального времени, привязанный к циклу 1 мс, — и опубликовать эталонные экземпляры задач: ту самую величину, которую предполагает каждая дорожная карта выше и не сообщает ни одна.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить в течение 12–24 месяцев: какая-либо группа замыкает на аппаратуре цепочку «трансверсальный гейт — коррелированное декодирование — feed-forward»; атомная система показывает устойчивую подпороговую память с перезагрузкой атомов; QuEra переформулирует Libra без опоры на этот выигрыш. Лучший случай к 2029 г.: отказоустойчивость с постоянным числом раундов на 10³ логических кубитов, сжимающая сроки каждой дорожной карты с транспортом. Худший случай: коррелированное декодирование застревает на нескольких десятках блоков и остаётся инструментом ресурсных оценок. Открытые вопросы: масштабируется ли задержка декодера выше 10⁴ блоков; выживает ли выигрыш >10× при шуме с преобладанием потерь. Следить за: этапами Libra и любой демонстрацией коррелированного декодера реального времени.
Источники
[1] Zhou, Zhao, Cain, Bluvstein, Maskara, Duckering, Hu, Wang, Kubica, Lukin · "Low-Overhead Transversal Fault Tolerance for Universal Quantum Computation" · Nature, doi 10.1038/s41586-025-09543-5 (arXiv:2406.17653 v1 2024-06-25, v2 2025-08-04) · https://arxiv.org/abs/2406.17653
[2] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra) · 448-atom fault-tolerant architecture; 96 logical qubits, transversal CNOTs, 2.14(13)× suppression in a four-round circuit · Nature 649, 39 (arXiv:2506.20661) · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[3] Zhou, Duckering, Zhao, Bluvstein, Cain, Kubica, Wang, Lukin · "Resource Analysis of Low-Overhead Transversal Architectures for Reconfigurable Atom Arrays" · ISCA 2025, doi 10.1145/3695053.3731039 (arXiv:2505.15907) · 2025-05-21 · https://arxiv.org/abs/2505.15907
[4] Cain, Xu, King, Picard, Levine, Endres, Preskill, Huang, Bluvstein · "Shor's algorithm is possible with as few as 10,000 reconfigurable atomic qubits" · arXiv:2603.28627 · 2026-03-30 · https://arxiv.org/abs/2603.28627
[5] Atom Computing and Microsoft · toric code on a neutral-atom array: Λ_Z ≈ 1.9, Λ_X ≈ 1.2, 90 rounds with reloading · arXiv:2606.04079 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.04079
[6] Microsoft Quantum and Quantinuum · [[16,6,4]] tesseract code, transversal logical Clifford group in depth-one circuits, 12 addressable logical CZ pairs · Nature 654 · 2026-06-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y
[7] NVIDIA · NVQLink architecture: 3.84 µs mean round trip, 67 µs median BP-OSD decode against Quantinuum Helios · developer blog · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ C
[8] Google · neutral-atom hardware track under Adam Kaufman, QEC adapted to atom connectivity · company blog · 2026-03-24 · https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C
[9] QuEra · Libra 2028 fault-tolerant system (>256 logical, 10⁻⁶) and expanded AWS collaboration · press release · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws C
[10] QuEra · $230 M+ financing round (Google, SoftBank Vision Fund 2, NVentures) · press release · 2025-09-09 · https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing C
[11] Atom Computing · >300 M raised including a 100 M Commerce letter of intent · press release · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html C
[12] Infleqtion · NYSE listing (INFQ), >$550 M gross proceeds · press release · 2026-02-17 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ C
[13] Pasqal · SPAC merger completed, ~$360 M cash, Nasdaq PSQL · The Quantum Insider · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ P
[14] US Department of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent to nine companies, $2.013 B total · press release · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[15] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection (eleven performers incl. Atom Computing and QuEra) · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Открытые пункты верификации
- Физический уровень ошибок, кодовое расстояние и модель декодера, лежащие в основе оценок «19 M атомов / 5.6 суток» и «10,000 атомов», в аннотациях обеих статей отсутствуют; между собой эти оценки к общему набору допущений не приводились.
- Независимого воспроизведения сокращения пространственно-временно́го объёма >10× за пределами пересекающейся авторской группы Harvard/QuEra/Caltech не существует.
- Ни одной опубликованной цифры задержки коррелированного декодера реального времени выше примерно 10² логических кубитов нет; масштабирование выше этой границы не проверено.
- Год во front matter запись графа (2025) — это год публикации в Nature; препринт датирован 2024-06-25. Обе даты сохранены, а не приведены к одной.
Fusion-based fault tolerance
A fault-tolerant code assembled from destructive linear-optical fusions on pre-made photonic resource states, tolerating 2.7-17.4% photon loss in theory and never run end-to-end.
Verdict. Real: loss thresholds derived in simulation, 2.7% (boosted 6-ring) to 17.4% ({7,4} encoded). Unproven: any hardware run of the scheme; only components exist. Demote if no fusion-lattice demonstration by 2029.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A fault-tolerant architecture with no deterministic two-qubit gate: pre-made photonic resource states are consumed by destructive linear-optical fusions, and the code lives in the pattern of which fusions succeeded, failed or reported loss. Bartolucci, Birchall, Bombín and colleagues at PsiQuantum formalised it with thresholds in 2023 S[1]. It replaces GKP-bosonic concatenation as photonics' route to fault tolerance. Coordinates: flying photons, no native control modality and no clock of its own; pure-loss errors, no manufacturing precursor beyond fusion and resource-state generation.
Physics & limits
Loss is the design variable: a lost photon heralds a fusion failure, that failure is an erasure with a known location, and the decoder routes around it. Hence unusually high tolerances — 2.7% loss per photon with a boosted 6-ring, 17.4% with a {7,4}-encoded state of ~168 photons nobody can make S[2]. The catch sits below threshold. A 2026 re-analysis shows fusion failure alone, at zero physical loss, leaves a logical-error floor shrinking only with code distance, so being under threshold says nothing about the overhead for 10⁻¹⁰; emitter-mediated fusion raises the threshold to 7.0–7.3% against an unencoded 6-ring's 0.38–0.82% S[4]G. Moving the floor takes lower-loss photonics, boosted fusion, or emitters.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2023-02 | FBQC framework and thresholds derived | Bartolucci et al., PsiQuantum | S[1] |
| 2025-02 | Component fusion Bell fidelity 99.22% | PsiQuantum | D[3] |
| 2025-06 | Loss threshold 2.7% (boosted 6-ring) to 17.4% ({7,4}) | theory | S[2] |
| 2026-06 | Fusion-failure floor at zero loss; 7.0–7.3% emitter threshold | Sparrow | S[4] |
On the report's cross-platform table photonics scores zero on every fault-tolerance primitive: no below-threshold scaling, no logical qubit past break-even, no logical two-qubit gate, detection-only decoding D[7].
Manufacturing, materials & supply chain
Nothing is manufactured for this code; it inherits the photonic-IC stack of its inputs (300 mm silicon at GlobalFoundries) CG. No yield, cost or energy figure exists because nothing runs it. The burden it imposes is synchronisation: a {7,4}-encoded state means ~168 photons per round, each with a source, switch path and detector channel, against a record of 8 fused photons at 0.4–2.3 per minute D[5]. At 10³ fusions/s the constraint is switch loss; at the 10⁶ a useful machine needs, cryogenic detector channels and GHz feed-forward, neither built. ECCN 4A906 covers the assembled machine G.
Role in the stack
Requires linear-optical fusion and a resource-state factory, neither at code-relevant scale, and provides nothing downstream — it tops the photonic fusion path (PsiQuantum, Quandela, QuiX). It replaces GKP-bosonic concatenation, and the switch is total: different carrier, detectors, error model. Its MHz cycle is a design claim, not a measurement: the real cycle is resource-state supply, ~0.4–2.3 per minute D[5]. Verification: the thresholds are decoder simulations under stated noise models, never measured or independently reproduced; the 2026 re-analysis is the first published challenge to the framework's relevance, unanswered as of 4 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | Originated FBQC; sole roadmap bet on it | S[1] |
| Quandela | developer | FR | Fields compatible linear-optical hardware | CG |
| Sparrow Quantum | research | DK | Published the 2026 subthreshold critique | SG |
| DARPA | investor | US | QBI Stage C V&V of PsiQuantum's stack | P · 2026-07-22">G |
Money.
2024-04 · PsiQuantum · Australian federal and Queensland commitment · A$940 M · announced PG
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B at USD 7 B · closed G
2026-05-21 · PsiQuantum · US CHIPS letter of intent · USD 100 M · non-binding G
2026-07-22 · PsiQuantum · DARPA QBI Stage C expansion · USD 125 M · definitive P · 2026-07-22">G
Market & supply chain. No product, no market: the asset is a roadmap plus government commitments; the suppliers that matter sit upstream. Pays for G3/G4 alone.
IP & standards. No dated patent family specific to the fusion-lattice code as of 4 Sep 2026; nearest is ORCA's US 12,437,225 G.
Roadmaps & track record. (2024-04 · Brisbane machine useful by end-2027 · at risk: site moved, groundbreaking slipped to 2026-06, cryoplant not due until 2H 2027) PG. Strong paper record, weak schedule.
Strategic reading. If the subthreshold critique holds, the largest privately funded photonics bet needs a far lower-loss network or a pivot to emitter hybrids — a redesign for a company already late. Winners if it works: PsiQuantum, its foundry, detector vendors; losers: bosonic GKP and anyone selling a fast gate rather than cheap erasure.
Open niche: independently reproducing the 2.7%/17.4% threshold simulations under an open decoder, beside the Sparrow noise models, is a theory audit nobody offers.
Outlook & open questions
Confirm by 2028: an end-to-end fusion-lattice demonstration at any code distance with measured loss and logical error; demote if only component numbers persist. Best case 2029: a small working lattice. Worst case: it stays a paper and emitter hybrids inherit it. Open: does anyone rebut the 2026 critique; which threshold survives hardware; does Stage C publish a code-level number.
Sources
[1] Bartolucci, Birchall, Bombín, Cable, Dawson, Gimeno-Segovia, Johnston, Kieling, Nickerson, Pant, Pastawski, Rudolph, Sparrow (PsiQuantum), "Fusion-based quantum computation," Nature Communications 14, 912, 2023-02-16 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[2] Loss-tolerant fusion architectures with encoded resource states, arXiv:2506.11975, 2025-06 — https://arxiv.org/abs/2506.11975
[3] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[5] Thomas, Ruscio, Morin, Rempe (MPQ Garching), "Fusion of deterministically generated photonic graph states," Nature 629, 2024-05-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5
[6] Quantum Computing Report P, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program," 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[7] This report, §3.2 fault-tolerance primitives by platform, 2026-09-03 (main report)
[8] Forbes Australia P, "PsiQuantum's stalled quantum plant to break ground after location switch," 2026 — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/
Open verification items
Source conflict on the 6-ring loss threshold: the loss-tolerant-architecture paper gives 2.7% per photon for a boosted 6-ring [2], while the 2026 Sparrow re-analysis gives 0.38–0.82% (static bias) for an unencoded 6-ring [4]. The assumptions differ (boosting, bias model, decoder), so the two are not directly comparable; both are stated here rather than reconciled.
The high threshold appears both as "17.4% ({7,4} encoded)" and as "up to 17% with 168-qubit resource states"; the photon count for the {7,4} encoding was not re-derived from the source.
All thresholds are simulation, never measured, and no independent group has reproduced them.
PsiQuantum has published no response to the 2026-06 subthreshold critique as of 4 Sep 2026, and no 2026 hardware result at all — progress is visible only through DARPA V&V contracting.
Отказоустойчивость на основе слияний
Отказоустойчивый код, собираемый из разрушающих линейно-оптических слияний над заранее изготовленными фотонными ресурсными состояниями; теоретически терпит 2.7-17.4% потерь фотонов и ни разу не был выполнен сквозным образом.
Вердикт. Реально: пороги по потерям, полученные моделированием, от 2.7% (усиленное 6-кольцо) до 17.4% (кодирование {7,4}). Не доказано: хотя бы один аппаратный прогон схемы; существуют только компоненты. Понизить в ранге, если к 2029 году не будет продемонстрирована решётка слияний.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Отказоустойчивая архитектура без детерминированного двухкубитного гейта: заранее изготовленные фотонные ресурсные состояния потребляются разрушающими линейно-оптическими слияниями, а сам код живёт в картине того, какие слияния прошли успешно, какие отказали и какие сообщили о потере. Bartolucci, Birchall, Bombín и их коллеги из PsiQuantum формализовали её вместе с порогами в 2023 году S[1]. Она замещает бозонную конкатенацию на GKP в качестве маршрута фотоники к отказоустойчивости. Координаты: летящие фотоны, отсутствие собственной модальности управления и собственного такта; ошибки чистых потерь, отсутствие производственного предшественника помимо слияния и генерации ресурсных состояний.
Физика и пределы
Потери здесь — проектная переменная: потерянный фотон геральдирует отказ слияния, этот отказ есть стирание (erasure) с известным местоположением, и декодер обходит его. Отсюда необычно высокие допуски — 2.7% потерь на фотон при усиленном 6-кольце и 17.4% при состоянии с кодированием {7,4} из ~168 фотонов, которое никто не умеет изготавливать S[2]. Подвох лежит ниже порога. Переанализ 2026 года показывает, что уже один отказ слияния при нулевых физических потерях оставляет пол логической ошибки, убывающий только с ростом кодового расстояния, — а значит, само по себе нахождение ниже порога ничего не говорит о накладных расходах на достижение 10⁻¹⁰; слияние через посредство излучателя поднимает порог до 7.0–7.3% против 0.38–0.82% у некодированного 6-кольца S[4]G. Сдвинуть этот пол можно только фотоникой с меньшими потерями, усиленным слиянием или излучателями.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2023-02 | Выведены каркас FBQC и пороги | Bartolucci et al., PsiQuantum | S[1] |
| 2025-02 | Белловская точность слияния на уровне компонента 99.22% | PsiQuantum | D[3] |
| 2025-06 | Порог по потерям от 2.7% (усиленное 6-кольцо) до 17.4% ({7,4}) | теория | S[2] |
| 2026-06 | Пол от отказов слияния при нулевых потерях; порог 7.0–7.3% с излучателем | Sparrow | S[4] |
В межплатформенной таблице отчёта фотоника набирает ноль по каждому примитиву отказоустойчивости: нет подпорогового масштабирования, нет логического кубита за точкой безубыточности, нет логического двухкубитного гейта, декодирование только на уровне обнаружения D[7].
Производство, материалы и цепочка поставок
Специально под этот код ничего не производится; он наследует стек фотонных ИС своих входов (300-мм кремний у GlobalFoundries) CG. Ни цифр выхода годных, ни стоимости, ни энергопотребления не существует, потому что его никто не исполняет. Нагрузка, которую он накладывает, — это синхронизация: состояние с кодированием {7,4} означает ~168 фотонов на раунд, у каждого свой источник, коммутационный тракт и детекторный канал, — против рекорда в 8 слитых фотонов при 0.4–2.3 в минуту D[5]. При 10³ слияний/с ограничением служат потери в коммутаторах; при 10⁶, которые требуются полезной машине, — число криогенных детекторных каналов и упреждающее управление с гигагерцевым темпом, причём не построено ни то ни другое. Позиция ECCN 4A906 накрывает собранную машину G.
Роль в стеке
Требует линейно-оптического слияния и фабрики ресурсных состояний — ни того ни другого в масштабе, релевантном коду, — и ничего не отдаёт вниз по стеку: он венчает фотонный путь платформы на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX). Он замещает бозонную конкатенацию на GKP, и замена тотальна: другой носитель, другие детекторы, другая модель ошибок. Его мегагерцевый цикл — проектное утверждение, а не измерение: реальный цикл задаётся подачей ресурсных состояний, ~0.4–2.3 в минуту D[5]. Верификация: пороги представляют собой симуляции декодера при заявленных моделях шума, никогда не измерялись и независимо не воспроизводились; переанализ 2026 года — первое опубликованное оспаривание релевантности этого каркаса, оставшееся без ответа по состоянию на 4 сентября 2026 г.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Создала FBQC; единственная дорожная карта, целиком поставленная на неё | S[1] |
| Quandela | разработчик | Франция | Эксплуатирует совместимое линейно-оптическое оборудование | CG |
| Sparrow Quantum | исследования | Дания | Опубликовала подпороговую критику 2026 года | SG |
| DARPA | инвестор | США | V&V стека PsiQuantum на Stage C программы QBI | P · 2026-07-22">G |
Деньги.
2024-04 · PsiQuantum · обязательства федерального правительства Австралии и штата Квинсленд · A$940 M · объявлено PG
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B при оценке USD 7 B · закрыт G
2026-05-21 · PsiQuantum · письмо о намерениях по программе CHIPS (США) · USD 100 M · необязывающее G
2026-07-22 · PsiQuantum · расширение DARPA QBI Stage C · USD 125 M · окончательно P · 2026-07-22">G
Рынок и цепочка поставок. Ни продукта, ни рынка: активом служат дорожная карта плюс государственные обязательства; значимые поставщики находятся выше по цепочке. Платят только G3/G4.
ИС и стандарты. По состоянию на 4 сентября 2026 г. датированного патентного семейства, специфичного именно для кода на решётке слияний, нет; ближайшее — US 12,437,225 компании ORCA G.
Дорожные карты и послужной список. (2024-04 · полезная машина в Брисбене к концу 2027 года · под угрозой: площадка перенесена, начало строительства сдвинулось на 2026-06, криогенная установка ожидается не ранее 2H 2027) PG. Сильный публикационный послужной список, слабая дисциплина сроков.
Стратегическое прочтение. Если подпороговая критика устоит, крупнейшей частно финансируемой ставке в фотонике потребуется сеть с радикально меньшими потерями либо разворот к гибридам с излучателями — то есть перепроектирование для компании, которая и без того отстаёт от графика. Выигравшие в случае успеха: PsiQuantum, её фабрика, поставщики детекторов; проигравшие: бозонный GKP и все, кто продаёт быстрый гейт, а не дешёвое стирание.
Открытая ниша: независимое воспроизведение симуляций порогов 2.7%/17.4% на открытом декодере, рядом с моделями шума Sparrow, — теоретический аудит, которого никто не предлагает.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028 году: сквозная демонстрация решётки слияний при любом кодовом расстоянии с измеренными потерями и логической ошибкой; понизить в ранге, если сохранятся только покомпонентные цифры. Лучший сценарий к 2029 году: небольшая работающая решётка. Худший сценарий: схема остаётся статьёй, а наследуют её гибриды с излучателями. Открытые вопросы: опровергнет ли кто-нибудь критику 2026 года; какой порог переживёт встречу с оборудованием; опубликует ли Stage C хоть одну цифру уровня кода.
Источники
[1] Bartolucci, Birchall, Bombín, Cable, Dawson, Gimeno-Segovia, Johnston, Kieling, Nickerson, Pant, Pastawski, Rudolph, Sparrow (PsiQuantum), "Fusion-based quantum computation," Nature Communications 14, 912, 2023-02-16 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1
[2] Loss-tolerant fusion architectures with encoded resource states, arXiv:2506.11975, 2025-06 — https://arxiv.org/abs/2506.11975
[3] PsiQuantum, "A manufacturable, multi-chip photonic architecture for scalable quantum computing" (Omega), Nature 638, 2025-02 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[4] Löbl, Pettersson, Dragašević, Chen, Sandberg (Sparrow Quantum), "The subthreshold issue of fusion-based quantum computing," arXiv:2606.28490, 2026-06-26 — https://arxiv.org/abs/2606.28490
[5] Thomas, Ruscio, Morin, Rempe (MPQ Garching), "Fusion of deterministically generated photonic graph states," Nature 629, 2024-05-08 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07357-5
[6] Quantum Computing Report P, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program," 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/
[7] This report, §3.2 fault-tolerance primitives by platform, 2026-09-03 (основной отчёт)
[8] Forbes Australia P, "PsiQuantum's stalled quantum plant to break ground after location switch," 2026 — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/
Открытые пункты верификации
Конфликт источников по порогу потерь для 6-кольца: статья об архитектурах, устойчивых к потерям, даёт 2.7% на фотон для усиленного 6-кольца [2], тогда как переанализ Sparrow 2026 года даёт 0.38–0.82% (статический перекос) для некодированного 6-кольца [4]. Допущения различаются (усиление, модель перекоса, декодер), поэтому величины напрямую несопоставимы; здесь приводятся обе, без попытки их согласовать.
Верхний порог фигурирует и как «17.4% (кодирование {7,4})», и как «до 17% при ресурсных состояниях на 168 кубитов»; число фотонов для кодирования {7,4} заново из источника не выводилось.
Все пороги получены моделированием, ни разу не измерялись, и ни одна независимая группа их не воспроизвела.
По состоянию на 4 сентября 2026 г. PsiQuantum не опубликовала ни ответа на подпороговую критику от 2026-06, ни вообще какого-либо аппаратного результата за 2026 год — прогресс виден только через контрактование DARPA по линии V&V.
Neural decoders (AlphaQubit2, CNN, transformers)
Learned syndrome decoders — recurrent transformers, CNNs, LSTMs, state-space models — that beat matching by absorbing non-Pauli device noise from data.
Verdict. The accuracy lead is real and now real-time at distance 7; the open question is whether it survives the throughput and drift regime beyond distance 11.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A neural decoder replaces the combinatorial inference step of error correction with a trained function approximator: syndrome history in, logical correction out. Decoding is Bayesian inference over a detector-error hypergraph, and minimum-weight perfect matching is exact only when that hypergraph is graphlike — every error flips at most two detectors, with independent, known, static probabilities. Real devices break all three: leakage parks a qubit outside the computational subspace for many rounds, correlated bursts couple distant detectors, readout is analogue before thresholding, and noise drifts. A learned decoder fits the joint distribution from labelled data instead, consuming soft readout and leakage flags matching cannot represent. The lineage runs from convolutional decoders (2017) to the recurrent-transformer AlphaQubit, published by Google DeepMind with Google Quantum AI on 2024-11-20 D[1]G, and to AlphaQubit2, named in the July 2026 Willow paper as "a scalable and real-time neural decoder for topological quantum codes" D[2].
Coordinates: carrier affinity 0.5 and no carrier of its own; no characteristic time or entangling operation, inheriting the host's syndrome period (1.1 µs on Willow D[3]G); no readout, though it consumes the soft values matching discards; no mobility beyond the detector-error graph it was trained on; no control modality — placement is the variable, room-temperature logic today, cold silicon proposed; Pauli error structure, with its value in the non-Pauli residue; no manufacturing of its own.
Physics & limits
The floor is information-theoretic and computational, not physical: the ceiling is maximum-likelihood decoding, and matching sits measurably below it. On Sycamore data AlphaQubit reached 2.748(15)×10⁻² logical error per round at distance 5 against 2.915(16)×10⁻² for correlated matching, and 2.901(23)×10⁻² versus 3.028(23)×10⁻² at distance 3 — about 6% relative, rising to roughly 25–30% at simulated distance 11 D[1][16]. The gain grows with distance and with how far the device departs from the assumed model.
The computational limit is the backlog condition: a decoder slower than the syndrome rate accumulates an unbounded queue and the logical clock stalls, which on a transmon means roughly 10⁶ decode-rounds per second per logical qubit. Google's 2024 framing: AlphaQubit "is still too slow to correct errors in a superconducting processor in real time" C[16]. Cost scaling is architectural: attention over a distance-d patch is O(d⁴) per round against O(d²) for a state-space recurrence, and the cheaper model measured a higher real-time threshold, 1.04% versus 0.97%, because latency-induced degradation belongs in that figure of merit S[4].
Failure modes are statistical: distribution shift degrades a fine-tuned model with no error signal, retraining needs data from the same processor, and there is no proved threshold, only a measured one. Soft information, joint training with the calibration loop and O(d²) architectures would move the floor.
Engineering state of the art
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-11 | Distance-5 Sycamore memory 2.748(15)×10⁻²/round vs 2.915(16)×10⁻² correlated matching; ~25–30% fewer errors at simulated distance 11 | Google DeepMind (AlphaQubit) | D[1]G |
| 2025-10 | State-space decoder: real-time threshold 1.04% vs 0.97% transformer, O(d²) vs O(d⁴) per round | academic preprint | S[4] |
| 2025-12 | Non-neural bar: clustering decoder under 1 µs/round to distance 17 on one Xilinx VU19P, ~6% of logic cells | Riverlane | D[5]G |
| 2026-05 | First closed-loop neural decoding on hardware: 124 ns decode, 184 ns throughput period, 550 ns loop, distance 3, 6.9(2)%/round vs offline matching 7.2(2)% | International Quantum Academy | D[6] |
| 2026-07 | AlphaQubit2 decoding Willow in real time at distance 7: 7.72(9)×10⁻⁴ logical error per cycle | Google Quantum AI | D[2] |
Best demonstrated is the July 2026 Willow run; typical at scale is still matching or clustering, since every stack outside Google is deterministic. The decoder's own budget is dominated by model mismatch and latency, not arithmetic precision — the Shenzhen implementation quantised weights to 6-bit integers and lost nothing against offline matching D[6]. At system level the distance-7 record is limited by two-qubit gate and readout errors, and no Λ is reported for it D[2].
Manufacturing, materials & supply chain
The node is fabricated only through its host; three placements exist as of 3 Sep 2026. In room-temperature logic, the Shenzhen LSTM (32 hidden units, separate X and Z decoders, four pipelined stages on DSP blocks) fits a mid-range AMD Kintex-7 XC7K410T at distance 3, with current parts ceilinged near distance 13 D[6]; Riverlane's clustering decoder takes ~6% of the look-up tables of a Xilinx VU19P to distance 17 D[5]G — a learned decoder buys accuracy with silicon. On graphics processors, NVQLink puts a GH200-class host in the loop at 3.84 µs mean round trip C[7]G. In cold silicon, the "Pinball" cryo-CMOS pre-decoder claims 3,780× syndrome-bandwidth reduction under 0.56 mW at 4 K, but is an unfabricated design study S[8]S · 2025-12-10">G.
AMD (Xilinx) and NVIDIA supply essentially all decode silicon, with no second source at the part sizes required. Yield is not a decoder problem; portability is — a fine-tune is per-processor, and nobody has published how many devices one trained model covers. Export exposure is indirect: the decoder ships as firmware in a control rack and inherits the accelerator's controls and the classification of the system it serves.
Control, readout & I/O burden
The burden is bandwidth and latency, not lines or lasers. A distance-7 patch produces 48 ancilla bits per 1.1 µs cycle — about 44 Mbit/s per logical qubit, so ~4.4 Gbit/s at 100 logical qubits and ~44 Gbit/s at 1,000, every bit needing a decision inside the feedback window. At 10³ physical qubits one mid-range part suffices. At 10⁴ the wall is aggregate: dozens of patches wanting sub-microsecond turnaround, and NVQLink's 3.84 µs round trip is three and a half Willow cycles — fine for millisecond-cycle ion and atom machines, marginal for transmons unless decode is local to the fridge C[7]G. At 10⁶ neither room-temperature fabric nor a shared accelerator closes, and the syndrome must be reduced in the cold stage S[8]. The Shenzhen result proves the loop closes at all: 222 ns acquisition, 148 ns decoder logic and 180 ns electronic delay inside a 1.25 µs cycle D[6].
Role in the stack
It sits on the superconducting transmon path (Google, IBM, Rigetti, IQM, Oxford Quantum Circuits, USTC/Zhejiang, Fujitsu) and the alkali neutral-atom path (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google), reaching both. It requires the rotated surface code and its yoked variants — every deployed model is trained on surface-code syndromes, and none has run on a sparse quantum parity-check code. It provides for in-loop reinforcement-learning calibration: the decoder is fast enough to sit inside the loop the calibration agent occupies D[2]. It replaces minimum-weight perfect matching at an asymmetric switching price — going learned costs a training pipeline, per-device fine-tuning and worst-case guarantees; going back costs only accuracy.
The hub reading: nothing in the architecture is superconducting-specific, so the same family serves millisecond-cycle atom machines offline and microsecond-cycle transmons only with dedicated silicon; only the training data and latency budget differ. Contribution to the derived clock (derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path): zero while decode latency stays under the syndrome period — 0.65 µs derived on the transmon path — which it now does, though feedback-conditioned operations consume 0.55 µs of a 1.3 µs cycle D[6]. Neighbouring empty slots: a fabricated cryogenic neural-decoder ASIC, and a learned decoder for bivariate-bicycle codes on hardware.
Verification (QCVV)
Headline numbers come from memory experiments — run N syndrome rounds, fit logical fidelity against N — decoded offline or, since 2026, in the loop. The protocol misses three things. The baseline is a choice: "25–30% better" is against correlated matching at simulated distance 11 while the hardware distance-5 figure is ~6% D[1][16], so the graph record's 5–25% band is the honest span. Generalisation is untested: a model fine-tuned on one processor and evaluated on it is not evidence of transfer. And latency distributions are rarely reported, though only the tail causes backlog.
Conflicts: the AlphaQubit blog claims "30% fewer errors than correlated matching" C[16] while the Nature figures imply ~5.7% at distance 5 D[1] — simulated and measured regimes conflated; trust the Nature numbers. Riverlane's Series C is announced as 75 M (2024-08-06) but its 2026 roadmap states "85 million in 2024" and "$120 million+" total C[9]G; trust the 2024 release. No group has replicated AlphaQubit2 on non-Google hardware as of 3 Sep 2026.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google DeepMind | developer | UK | AlphaQubit and AlphaQubit2 architecture and training | D[1][2] |
| Google Quantum AI | developer | US | Runs AlphaQubit2 in real time on Willow at distance 7 | D[2] |
| Riverlane | supplier | UK | Sells the deterministic rival (clustering decoder, Deltaflow) | D[5]C[10] |
| NVIDIA | supplier | US | NVQLink and CUDA-Q QEC; 3.84 µs host-in-the-loop round trip | C[7] |
| International Quantum Academy | research | CN | First closed-loop neural decoder on a superconducting chip | D[6] |
| Qblox | supplier | NL | Control hardware for the sub-microsecond closed loop | C[11] |
| IBM | developer | US | Relay-BP decoder, under 1 µs/cycle in simulation | S[13] |
| AMD | supplier | US | Kintex-7 and Virtex parts hosting both decoder families | D[5][6] |
Money.
- 2024-05-01 · Riverlane · Horizon Europe EIC Transition grant (SkyTALE, with Qblox) · £2.1 M · European Innovation Council · closed G
- 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M · Planet First Partners (lead), ETF Partners, EDBI, Cambridge Innovation Capital, Amadeus, NSSIF, Altair · company later states 85 M, $120 M+ cumulative · closed, disputed C[9]G
- 2025-11-17 · NVIDIA · NVQLink launch, price undisclosed; Quantinuum Helios first deployment · — · announced C[7]G
- 2025-11 · DARPA · QBI Stage B: eleven teams, no pure decoder vendor · — · programme record G[14]
- 2026-03-12 · Riverlane · roadmap: 10⁶ reliable operations before 2030, 10¹² from 2033 · — · roadmap CR[10]G
- 2026-03-17 · Qblox and Riverlane · closed-loop demo, 250 physical / 1 logical qubit, 10,000 operations · — · announced C[11]G
Market & supply chain. There is no decoder market in the ordinary sense: Google's decoder is captive, and the one merchant vendor of consequence, Riverlane, sells a deterministic decoder rather than a trained model. Enabling equipment is AMD programmable logic, NVIDIA accelerators and control racks from Qblox, Zurich Instruments and Quantum Machines; concentration risk sits with two American vendors. Unit economics are unquotable; the resource data give a proxy of one to two orders of magnitude more silicon per logical qubit than clustering. G3 and G4 pay for this node and G7 pays for it embedded; G1, G2 and G5 do not, since analog and error-mitigated machines emit no syndromes.
IP & standards. Riverlane holds GB 2641501 A "Quantum decoder" (Ziad, Zalawadiya, Barber, Škorić; filed 2024-05-31, published 2025-12-10) on grouped processing elements running clustering in hardware — adjacent to, not on, learned models G[15]G. Google LLC holds US 12,518,194 (granted 2026-01-06) on surface codes with densely packed gauge operators, which shapes the syndrome a decoder reads G[15]. No dated patent-database count for neural-decoder families was found. Standards are absent; the de facto interfaces are NVQLink and CUDA-Q QEC, against open-source Stim, PyMatching and Tesseract.
Roadmaps & track record. Google DeepMind: "too slow for real time" (2024-11) · real-time decoding · delivered at distance 7 on 2026-07-08 D[2]. Riverlane: sub-microsecond hardware decoding to distance 17 (2024–25) · delivered 2025-12 D[5]; 10⁶ operations before 2030 (2026-03) · not yet testable R[10]. NVIDIA: single-digit-microsecond quantum-classical link (2025-11) · demonstrated with IQM by 2026-03 P[12]. IBM: Relay-BP under 1 µs/cycle (2025-10) · simulation only, target module slipped a year S[13]. Google delivers and publishes; Riverlane delivers on engineering but is loose about its funding history; NVIDIA delivers plumbing; IBM's decoder promises run ahead of its hardware.
Strategic reading. If learned decoding becomes necessary rather than merely better, value migrates from the processor vendor to whoever owns the trained model and the silicon under it — and only Google owns chip, control loop and model together. IBM, Rigetti, IQM and Oxford Quantum Circuits would buy decoding — Riverlane's thesis. The two may split by regime: learned where accuracy binds, clustering where throughput binds. The substitution threat is physics — erasure conversion and lower physical error rates shrink the non-graphlike residue the network is paid to model. Bargaining power sits with AMD and NVIDIA, who sell into every branch.
Open niche: verification of learned decoders is an unclaimed niche suited to a small QCVV house. No published protocol certifies a decoder under distribution shift: a drift-stress benchmark, latency-tail reporting rather than means, and baseline-disclosure rules. A second entry point is the cold stage — single-flux-quantum or 4-K pre-decoding, where the published work is a design study and no device exists.
Outlook & open questions
Confirm if by 2027-09 a learned decoder runs in real time at distance ≥ 9 with published latency tails, decodes a sparse quantum code on hardware, or is taped out as an ASIC. Demote if by 2028-09 none has run beyond distance 7 in real time, or a matching-class decoder comes within 5% of learned accuracy at distance ≥ 11 — that would make the silicon premium indefensible. Best case by 2029: learned decoding is default on superconducting machines at distance 15–25 on cold silicon, buying a distance step of physical-qubit savings. Worst case: erasure conversion and better physical error rates make graphlike decoders sufficient and the wall near distance 13 is never crossed.
Open questions. (1) Does the accuracy advantage grow, plateau or invert with distance once latency is charged honestly? (2) How fast does a fine-tuned model degrade between calibrations, and can training fold into the in-loop calibration agent? (3) Is there an architecture keeping O(d²) cost with full correlated-noise capacity outside simulation? (4) Can a learned decoder be certified when its worst case is unbounded? (5) Who pays when processor and decoder vendors differ?
Watch for: an AlphaQubit2 result on non-Google hardware; the first neural decoder on a bivariate-bicycle code; a cryogenic decoder tape-out; and NVQLink latency good enough for shared-accelerator decoding on transmons.
Sources
[1] Bausch, Senior, Heras et al. (Google DeepMind, Google Quantum AI) · Learning high-accuracy error decoding for quantum processors · Nature 635, 834–840 · 2024-11-20 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[2] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI) · Reinforcement learning control of quantum error correction · Nature 655 (8124), published 2026-07-08 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 · preprint arXiv:2511.08493 · https://arxiv.org/abs/2511.08493
[3] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[4] Scalable Neural Decoders for Practical Real-Time Quantum Error Correction · arXiv:2510.22724 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.22724
[5] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[6] Yang, Sun, Wu, Zhang, Jiang, Linpeng, Zhou, Chu, Niu, Zhong, Liu, Yu (International Quantum Academy; Southern University of Science and Technology; Peking University; Hefei National Laboratory) · Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder · arXiv:2605.04892 · 2026-05-06 · https://arxiv.org/abs/2605.04892 · full text https://arxiv.org/html/2605.04892
[7] NVIDIA · NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors · developer blog C · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[8] Knapen, Tao, Mack et al. · Pinball: a cryo-CMOS surface-code pre-decoder · arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 · https://arxiv.org/abs/2512.09807
[9] Riverlane · Riverlane raises $75 million · press release C · 2024-08-06 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[10] Riverlane · QEC Technology Roadmap · press release C · 2026-03-12 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[11] Qblox and Riverlane · Integration enabling real-time quantum error correction · PR Newswire C · 2026-03-17 · https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[12] Quantum Computing Report · IQM and Zurich Instruments develop real-time QEC via NVIDIA NVQLink P · 2026 · https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/
[13] IBM · Relay-BP: a fast and flexible decoder for quantum LDPC codes · arXiv:2510.21600 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[14] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[15] Riverlane Ltd · GB 2641501 A "Quantum decoder" (filed 2024-05-31, published 2025-12-10) · https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en · with Google LLC US 12,518,194 (granted 2026-01-06)
[16] Google DeepMind · AlphaQubit: Google's research on quantum error correction · blog C · 2024-11-20 · https://blog.google/innovation-and-ai/models-and-research/google-deepmind/alphaqubit-quantum-error-correction/
Open verification items
- AlphaQubit2 has no stand-alone publication as of 3 Sep 2026; it is named and described only inside the July 2026 Nature paper [2]. Architecture, parameter count, host silicon and measured latency are unpublished.
- No Λ is reported for the distance-7 AlphaQubit2 run, so the gain attributable to the decoder rather than to the reinforcement-learning calibration cannot be separated.
- Riverlane Series C conflicts: 75 M (2024-08-06 release) versus "85 million in 2024" and "$120 million+" (2026-03-12 roadmap release); no extension announcement located.
- Authors and affiliations of arXiv:2510.22724 were not retrieved (partial page content); its threshold figures are cited without attribution to a group.
- Export-control classification of a stand-alone decoder product is unverified; no ECCN confirmed from a primary source.
- Machine-learning decoding on neutral atoms (an offline ~1.7× gain appears in the main report's cross-cutting section) has no primary source here and is not carried in this brief.
- No dated patent-database count for neural-decoder patent families was found from a named database.
Нейросетевые декодеры (AlphaQubit2, CNN, трансформеры)
Обучаемые декодеры синдрома — рекуррентные трансформеры, CNN, LSTM, модели пространства состояний, — которые обходят паросочетание за счёт усвоения непаулевского шума устройства прямо из данных.
Вердикт. Преимущество по точности реально и на расстоянии 7 уже достигнуто в реальном времени; открытый вопрос — переживёт ли оно режим пропускной способности и дрейфа за расстоянием 11.
Λ — коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Нейросетевой декодер заменяет комбинаторный шаг вывода в коррекции ошибок обученным аппроксиматором функции: на входе история синдрома, на выходе логическая коррекция. Декодирование — это байесовский вывод на гиперграфе ошибок детекторов, и совершенное паросочетание минимального веса (MWPM) точно лишь тогда, когда этот гиперграф графоподобен: каждая ошибка переключает не более двух детекторов, а вероятности независимы, известны и статичны. Реальные устройства нарушают все три условия: утечка (leakage) выводит кубит из вычислительного подпространства на много раундов, коррелированные всплески связывают удалённые детекторы, считывание до порогования аналогово, а шум дрейфует. Обучаемый декодер вместо этого подгоняет совместное распределение по размеченным данным, потребляя мягкие значения считывания и флаги утечки, которые паросочетание представить не способно. Линия происхождения тянется от свёрточных декодеров (2017) к рекуррентно-трансформерному AlphaQubit, опубликованному Google DeepMind совместно с Google Quantum AI 2024-11-20 D[1]G, и далее к AlphaQubit2, названному в июльской статье 2026 года по Willow «масштабируемым нейросетевым декодером реального времени для топологических квантовых кодов» D[2].
Координаты: сродство к носителю 0.5 и собственного носителя нет; характерного времени и запутывающей операции нет — наследуется период синдрома хоста (1.1 µs на Willow D[3]G); считывания нет, хотя декодер потребляет те мягкие значения, которые паросочетание отбрасывает; подвижности нет за пределами графа ошибок детекторов, на котором он обучен; модальности управления нет — переменной является размещение: сегодня логика при комнатной температуре, предлагается холодный кремний; структура ошибок паулевская, при том что ценность узла — именно в непаулевском остатке; собственного производства нет.
Физика и пределы
Нижняя граница здесь теоретико-информационная и вычислительная, а не физическая: потолком служит декодирование по максимуму правдоподобия, и паросочетание лежит измеримо ниже него. На данных Sycamore AlphaQubit достиг логической ошибки 2.748(15)×10⁻² на раунд при расстоянии 5 против 2.915(16)×10⁻² у коррелированного паросочетания и 2.901(23)×10⁻² против 3.028(23)×10⁻² при расстоянии 3 — около 6% относительного выигрыша, вырастающего примерно до 25–30% на моделируемом расстоянии 11 D[1][16]. Выигрыш растёт с расстоянием и с тем, насколько сильно устройство отходит от предполагаемой модели.
Вычислительный предел — это условие отставания (backlog): декодер, работающий медленнее темпа поступления синдрома, накапливает неограниченную очередь, и логический такт останавливается; для трансмона это означает примерно 10⁶ раундов декодирования в секунду на логический кубит. Формулировка Google образца 2024 года: AlphaQubit «всё ещё слишком медленный, чтобы исправлять ошибки в сверхпроводящем процессоре в реальном времени» C[16]. Масштабирование стоимости определяется архитектурой: внимание по патчу расстояния d стоит O(d⁴) на раунд против O(d²) у рекуррентности в пространстве состояний, и у более дешёвой модели измеренный порог реального времени оказался выше — 1.04% против 0.97%, — поскольку деградация, вызванная задержкой, входит в этот показатель качества S[4].
Режимы отказа статистические: сдвиг распределения ухудшает дообученную модель, не подавая при этом никакого сигнала об ошибке, переобучение требует данных с того же самого процессора, а доказанного порога не существует — есть только измеренный. Сдвинуть эту границу способны мягкая информация, совместное обучение с контуром калибровки и архитектуры со стоимостью O(d²).
Инженерное состояние (state of the art)
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-11 | Память Sycamore на расстоянии 5: 2.748(15)×10⁻²/раунд против 2.915(16)×10⁻² у коррелированного паросочетания; ~25–30% меньше ошибок на моделируемом расстоянии 11 | Google DeepMind (AlphaQubit) | D[1]G |
| 2025-10 | Декодер в пространстве состояний: порог реального времени 1.04% против 0.97% у трансформера, O(d²) против O(d⁴) на раунд | академический препринт | S[4] |
| 2025-12 | Ненейросетевая планка: кластеризующий декодер, менее 1 µs/раунд вплоть до расстояния 17 на одной Xilinx VU19P, ~6% логических ячеек | Riverlane | D[5]G |
| 2026-05 | Первое нейросетевое декодирование в замкнутом контуре на аппаратуре: 124 ns декодирование, 184 ns период пропускной способности, 550 ns контур, расстояние 3, 6.9(2)%/раунд против 7.2(2)% у офлайнового паросочетания | International Quantum Academy | D[6] |
| 2026-07 | AlphaQubit2 декодирует Willow в реальном времени на расстоянии 7: логическая ошибка 7.72(9)×10⁻⁴ за цикл | Google Quantum AI | D[2] |
Лучшее продемонстрированное — июльский прогон 2026 года на Willow; типичное же в масштабе — по-прежнему паросочетание или кластеризация, поскольку любой стек за пределами Google детерминирован. В собственном бюджете декодера доминируют рассогласование модели и задержка, а не разрядность арифметики: шэньчжэньская реализация квантовала веса до 6-битных целых и ничего не потеряла относительно офлайнового паросочетания D[6]. На системном уровне рекорд на расстоянии 7 ограничен ошибками двухкубитных гейтов и считывания, и Λ для него не приводится D[2].
Производство, материалы и цепочка поставок
Узел изготавливается только через свой хост; по состоянию на 3 сентября 2026 г. существует три варианта размещения. В логике комнатной температуры шэньчжэньская LSTM (32 скрытых элемента, раздельные X- и Z-декодеры, четыре конвейерные ступени на DSP-блоках) укладывается в средний по классу AMD Kintex-7 XC7K410T при расстоянии 3, а потолок нынешних кристаллов лежит около расстояния 13 D[6]; кластеризующий декодер Riverlane занимает ~6% таблиц соответствия Xilinx VU19P вплоть до расстояния 17 D[5]G — обучаемый декодер покупает точность кремнием. На графических процессорах NVQLink вводит хост класса GH200 в контур со средним временем оборота 3.84 µs C[7]G. В холодном кремнии cryo-CMOS-предекодер «Pinball» заявляет сокращение полосы синдрома в 3,780× при мощности менее 0.56 mW на 4 K, но это неизготовленное проектное исследование S[8]S · 2025-12-10">G.
AMD (Xilinx) и NVIDIA поставляют практически весь кремний для декодирования, и второго источника кристаллов требуемого размера нет. Выход годных для декодера не проблема; проблема — переносимость: дообучение выполняется под конкретный процессор, и никто не опубликовал, сколько устройств покрывает одна обученная модель. Экспортная уязвимость косвенная: декодер поставляется как прошивка в стойке управления и наследует ограничения на ускоритель и классификацию той системы, которую обслуживает.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Нагрузка здесь — полоса и задержка, а не линии или лазеры. Патч расстояния 7 выдаёт 48 бит анцилл за цикл 1.1 µs — около 44 Mbit/s на логический кубит, то есть ~4.4 Gbit/s при 100 логических кубитах и ~44 Gbit/s при 1,000, причём по каждому биту требуется решение внутри окна обратной связи. При 10³ физических кубитах достаточно одного кристалла среднего класса. При 10⁴ стена становится совокупной: десятки патчей требуют субмикросекундного отклика, а оборот NVQLink в 3.84 µs — это три с половиной цикла Willow: приемлемо для ионных и атомных машин с миллисекундным циклом, на грани для трансмонов, если декодирование не размещено локально в криостате C[7]G. При 10⁶ не сходятся ни программируемая матрица комнатной температуры, ни разделяемый ускоритель, и синдром приходится сокращать уже на холодной ступени S[8]. Шэньчжэньский результат доказывает, что контур в принципе замыкается: 222 ns на сбор данных, 148 ns на логику декодера и 180 ns электронной задержки внутри цикла 1.25 µs D[6].
Роль в стеке
Узел лежит на пути платформы сверхпроводящих трансмонов (Google, IBM, Rigetti, IQM, Oxford Quantum Circuits, USTC/Zhejiang, Fujitsu) и на пути платформы нейтральных атомов щелочных металлов (Harvard/MIT, QuEra, Pasqal, Infleqtion, Google), доставая до обоих. Он требует повёрнутого поверхностного кода и его сопряжённых (yoked) вариантов: каждая развёрнутая модель обучена на синдромах поверхностного кода, и ни одна не работала на разреженном квантовом коде с проверкой чётности. Он обеспечивает калибровку с обучением с подкреплением внутри контура: декодер достаточно быстр, чтобы находиться в том же контуре, который занимает агент калибровки D[2]. Он замещает совершенное паросочетание минимального веса при асимметричной цене перехода: переход к обучаемому декодеру стоит конвейера обучения, дообучения под каждое устройство и гарантий наихудшего случая; обратный переход стоит только точности.
Прочтение узла как хаба: в архитектуре нет ничего специфически сверхпроводящего, поэтому одно и то же семейство обслуживает атомные машины с миллисекундным циклом офлайн, а трансмоны с микросекундным циклом — только при наличии выделенного кремния; различаются лишь обучающие данные и бюджет задержки. Вклад в производный такт (производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути): нулевой, пока задержка декодирования остаётся ниже периода синдрома — 0.65 µs производного такта на трансмонном пути, — что сейчас и выполняется, хотя операции, обусловленные обратной связью, съедают 0.55 µs из цикла 1.3 µs D[6]. Соседние пустые слоты: изготовленная криогенная ASIC нейросетевого декодера и обучаемый декодер для кодов bivariate-bicycle на аппаратуре.
Верификация (QCVV)
Заголовочные цифры получены из экспериментов с памятью — прогнать N раундов синдрома, подогнать логическую точность (fidelity) как функцию N — при декодировании офлайн либо, начиная с 2026 года, прямо в контуре. Протокол упускает три вещи. Базовая линия — вопрос выбора: «на 25–30% лучше» сказано против коррелированного паросочетания на моделируемом расстоянии 11, тогда как аппаратная цифра для расстояния 5 составляет ~6% D[1][16], так что честным диапазоном является заявленная в графе технологий полоса 5–25%. Обобщающая способность не проверена: модель, дообученная на одном процессоре и на нём же оценённая, свидетельством переноса не является. И распределения задержки публикуются редко, хотя отставание вызывает именно хвост этого распределения.
Противоречия: блог AlphaQubit заявляет «на 30% меньше ошибок, чем у коррелированного паросочетания» C[16], тогда как цифры Nature дают ~5.7% на расстоянии 5 D[1] — смешаны моделируемый и измеренный режимы; доверять следует числам Nature. Раунд Series C у Riverlane объявлен как 75 M (2024-08-06), но дорожная карта 2026 года указывает «85 million in 2024» и суммарно «$120 million+» C[9]G; доверять следует релизу 2024 года. По состоянию на 3 сентября 2026 г. ни одна группа не воспроизвела AlphaQubit2 на аппаратуре вне Google.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google DeepMind | разработчик | Великобритания | Архитектура и обучение AlphaQubit и AlphaQubit2 | D[1][2] |
| Google Quantum AI | разработчик | США | Запускает AlphaQubit2 в реальном времени на Willow при расстоянии 7 | D[2] |
| Riverlane | поставщик | Великобритания | Продаёт детерминированного конкурента (кластеризующий декодер, Deltaflow) | D[5]C[10] |
| NVIDIA | поставщик | США | NVQLink и CUDA-Q QEC; оборот 3.84 µs с хостом в контуре | C[7] |
| International Quantum Academy | исследования | Китай | Первый нейросетевой декодер в замкнутом контуре на сверхпроводящем чипе | D[6] |
| Qblox | поставщик | Нидерланды | Аппаратура управления для субмикросекундного замкнутого контура | C[11] |
| IBM | разработчик | США | Декодер Relay-BP, менее 1 µs/цикл в моделировании | S[13] |
| AMD | поставщик | США | Кристаллы Kintex-7 и Virtex, несущие оба семейства декодеров | D[5][6] |
Деньги.
- 2024-05-01 · Riverlane · грант Horizon Europe EIC Transition (SkyTALE, совместно с Qblox) · £2.1 M · European Innovation Council · закрыт G
- 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M · Planet First Partners (лид), ETF Partners, EDBI, Cambridge Innovation Capital, Amadeus, NSSIF, Altair · позднее компания указывает 85 M и суммарно $120 M+ · закрыт, оспаривается C[9]G
- 2025-11-17 · NVIDIA · запуск NVQLink, цена не раскрыта; первое развёртывание — Quantinuum Helios · — · объявлено C[7]G
- 2025-11 · DARPA · QBI Stage B: одиннадцать команд, ни одного чистого поставщика декодеров · — · программная запись G[14]
- 2026-03-12 · Riverlane · дорожная карта: 10⁶ надёжных операций до 2030 года, 10¹² с 2033 года · — · дорожная карта CR[10]G
- 2026-03-17 · Qblox и Riverlane · демонстрация замкнутого контура, 250 физических / 1 логический кубит, 10,000 операций · — · объявлено C[11]G
Рынок и цепочка поставок. Рынка декодеров в обычном смысле не существует: декодер Google целиком внутренний, а единственный значимый независимый поставщик, Riverlane, продаёт детерминированный декодер, а не обученную модель. Обеспечивающее оборудование — программируемая логика AMD, ускорители NVIDIA и стойки управления Qblox, Zurich Instruments и Quantum Machines; риск концентрации приходится на двух американских поставщиков. Удельную экономику указать нечем; данные по ресурсам дают косвенную оценку: на один-два порядка больше кремния на логический кубит, чем у кластеризации. За этот узел платят G3 и G4, а G7 платит за него во встроенном виде; G1, G2 и G5 не платят, поскольку аналоговые машины и машины с подавлением ошибок синдромов не выдают.
ИС и стандарты. Riverlane владеет GB 2641501 A «Quantum decoder» (Ziad, Zalawadiya, Barber, Škorić; заявка 2024-05-31, публикация 2025-12-10) на сгруппированные обрабатывающие элементы, выполняющие кластеризацию аппаратно, — это смежная к обучаемым моделям область, а не они сами G[15]G. Google LLC владеет US 12,518,194 (выдан 2026-01-06) на поверхностные коды с плотно упакованными калибровочными операторами, что задаёт форму синдрома, который читает декодер G[15]. Датированного подсчёта семейств патентов по нейросетевым декодерам найти не удалось. Стандарты отсутствуют; де-факто интерфейсами служат NVQLink и CUDA-Q QEC — на фоне открытых Stim, PyMatching и Tesseract.
Дорожные карты и послужной список. Google DeepMind: «слишком медленно для реального времени» (2024-11) · декодирование в реальном времени · выполнено на расстоянии 7 2026-07-08 D[2]. Riverlane: субмикросекундное аппаратное декодирование вплоть до расстояния 17 (2024–25) · выполнено 2025-12 D[5]; 10⁶ операций до 2030 года (2026-03) · пока не поддаётся проверке R[10]. NVIDIA: квантово-классический канал с задержкой в единицы микросекунд (2025-11) · продемонстрировано совместно с IQM к 2026-03 P[12]. IBM: Relay-BP менее 1 µs/цикл (2025-10) · только моделирование, целевой модуль сдвинулся на год S[13]. Google обещанное выполняет и публикует; Riverlane выполняет инженерные обещания, но вольно обращается с историей собственного финансирования; NVIDIA поставляет обвязку; обещания IBM по декодерам опережают её аппаратуру.
Стратегическое прочтение. Если обучаемое декодирование станет необходимым, а не просто более выгодным, стоимость сместится от поставщика процессора к тому, кто владеет обученной моделью и кремнием под ней, — а чипом, контуром управления и моделью одновременно владеет только Google. IBM, Rigetti, IQM и Oxford Quantum Circuits будут декодирование покупать — в этом и состоит тезис Riverlane. Два подхода могут разделиться по режимам: обучаемый там, где ограничивает точность, кластеризация там, где ограничивает пропускная способность. Угроза замещения исходит от физики: конверсия в стирание и снижение физических частот ошибок сокращают неграфоподобный остаток, ради моделирования которого сеть и содержат. Переговорная сила у AMD и NVIDIA, продающих во все ветви сразу.
Открытая ниша: верификация обучаемых декодеров — незанятая ниша, подходящая небольшому QCVV-бюро. Ни один опубликованный протокол не сертифицирует декодер в условиях сдвига распределения: нужны бенчмарк на дрейфовую нагрузку, публикация хвостов задержки вместо средних значений и правила раскрытия базовой линии. Вторая точка входа — холодная ступень: предекодирование на SFQ или при 4 K, где опубликованное представляет собой проектное исследование, а самого устройства не существует.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если к 2027-09 обучаемый декодер заработает в реальном времени на расстоянии ≥ 9 с опубликованными хвостами задержки, декодирует разреженный квантовый код на аппаратуре или пройдёт tape-out в виде ASIC. Понизить, если к 2028-09 ни один не заработает в реальном времени дальше расстояния 7 либо декодер класса паросочетания подойдёт к точности обучаемого ближе чем на 5% при расстоянии ≥ 11 — тогда премия за кремний станет неоправданной. Лучший сценарий к 2029 году: обучаемое декодирование становится вариантом по умолчанию на сверхпроводящих машинах при расстояниях 15–25 на холодном кремнии, окупая себя экономией физических кубитов размером в один шаг расстояния. Худший сценарий: конверсия в стирание и улучшение физических частот ошибок делают графоподобные декодеры достаточными, и стена около расстояния 13 так и не преодолевается.
Открытые вопросы. (1) Растёт ли преимущество по точности с расстоянием, выходит ли на плато или обращается, если задержка учтена честно? (2) Насколько быстро деградирует дообученная модель между калибровками и можно ли свернуть обучение в агент калибровки внутри контура? (3) Существует ли архитектура, сохраняющая стоимость O(d²) при полной способности учитывать коррелированный шум вне моделирования? (4) Можно ли сертифицировать обучаемый декодер, если его наихудший случай не ограничен? (5) Кто платит, когда поставщик процессора и поставщик декодера — разные компании?
Следить за: результатом AlphaQubit2 на аппаратуре вне Google; первым нейросетевым декодером на коде bivariate-bicycle; tape-out криогенного декодера; и задержкой NVQLink, достаточной для декодирования на разделяемом ускорителе для трансмонов.
Источники
[1] Bausch, Senior, Heras et al. (Google DeepMind, Google Quantum AI) · Learning high-accuracy error decoding for quantum processors · Nature 635, 834–840 · 2024-11-20 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[2] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI) · Reinforcement learning control of quantum error correction · Nature 655 (8124), published 2026-07-08 · https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 · preprint arXiv:2511.08493 · https://arxiv.org/abs/2511.08493
[3] Google Quantum AI · Quantum error correction below the surface code threshold · Nature 638, 920 · 2024-12-09 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[4] Scalable Neural Decoders for Practical Real-Time Quantum Error Correction · arXiv:2510.22724 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.22724
[5] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[6] Yang, Sun, Wu, Zhang, Jiang, Linpeng, Zhou, Chu, Niu, Zhong, Liu, Yu (International Quantum Academy; Southern University of Science and Technology; Peking University; Hefei National Laboratory) · Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder · arXiv:2605.04892 · 2026-05-06 · https://arxiv.org/abs/2605.04892 · full text https://arxiv.org/html/2605.04892
[7] NVIDIA · NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors · developer blog C · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[8] Knapen, Tao, Mack et al. · Pinball: a cryo-CMOS surface-code pre-decoder · arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 · https://arxiv.org/abs/2512.09807
[9] Riverlane · Riverlane raises $75 million · press release C · 2024-08-06 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[10] Riverlane · QEC Technology Roadmap · press release C · 2026-03-12 · https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[11] Qblox and Riverlane · Integration enabling real-time quantum error correction · PR Newswire C · 2026-03-17 · https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[12] Quantum Computing Report · IQM and Zurich Instruments develop real-time QEC via NVIDIA NVQLink P · 2026 · https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/
[13] IBM · Relay-BP: a fast and flexible decoder for quantum LDPC codes · arXiv:2510.21600 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.21600
[14] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[15] Riverlane Ltd · GB 2641501 A "Quantum decoder" (filed 2024-05-31, published 2025-12-10) · https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en · with Google LLC US 12,518,194 (granted 2026-01-06)
[16] Google DeepMind · AlphaQubit: Google's research on quantum error correction · blog C · 2024-11-20 · https://blog.google/innovation-and-ai/models-and-research/google-deepmind/alphaqubit-quantum-error-correction/
Открытые пункты верификации
- По состоянию на 3 сентября 2026 г. у AlphaQubit2 нет самостоятельной публикации; он назван и описан только внутри июльской статьи 2026 года в Nature [2]. Архитектура, число параметров, кремний-носитель и измеренная задержка не опубликованы.
- Для прогона AlphaQubit2 на расстоянии 7 не приводится Λ, поэтому выигрыш, относимый к декодеру, а не к калибровке с обучением с подкреплением, выделить невозможно.
- Противоречия по Series C у Riverlane: 75 M (релиз 2024-08-06) против «85 million in 2024» и «$120 million+» (релиз дорожной карты 2026-03-12); объявления о доразмещении раунда не найдено.
- Авторы и аффилиации arXiv:2510.22724 не получены (страница загружена частично); приводимые из неё пороговые значения цитируются без отнесения к конкретной группе.
- Классификация отдельного декодерного продукта в системе экспортного контроля не проверена; ECCN по первичному источнику не подтверждён.
- Машинно-обучаемое декодирование на нейтральных атомах (офлайновый выигрыш ~1.7× фигурирует в сквозном разделе основного отчёта) не имеет здесь первичного источника и в настоящей справке не отражено.
- Датированного подсчёта семейств патентов по нейросетевым декодерам из поименованной патентной базы найти не удалось.
MWPM / Sparse Blossom (+correlated matching)
Graph-matching decoder turning a syndrome round into the likeliest Pauli error chain; the accuracy reference and the shipped real-time decoder for surface codes.
Verdict. Matching stays the surface-code default through 2026 — Google's own below-threshold run decodes with Sparse Blossom. Demote if a live-hardware, same-syndrome test shows a non-matching decoder beating it on accuracy and latency together by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
MWPM makes each violated stabilizer a vertex on a weighted graph whose edges are the errors flipping two detectors; the lowest-weight pairing explaining the set is the maximum-likelihood error chain. Dennis, Kitaev, Landahl and Preskill introduced it (2002) D[1]; Fowler showed in 2015 that below threshold it is maintainable incrementally in constant average time per round, independent of lattice size D[2]. Correlated matching reweights edges so a Y error is not charged twice. The engine is Higgott and Gidney's Sparse Blossom (Quantum 9, 1600, 2025-01-20) D[3], a sparse reformulation of Edmonds' 1965 blossom algorithm, shipped as PyMatching v2.
a = 0.5 — classical post-processing, no carrier; b, c, d, e do not apply [graph].
f = Pauli chain on a matching graph; g = none — software, no fabrication [graph].
Physics & limits
Throughput must exceed syndrome production or the backlog diverges and the machine stalls: Sparse Blossom clears ~10⁶ errors per core-second, under 1 µs per round at d=17 D[3], inside Willow's 1.1 µs cycle D[4]. Latency binds only where a logical measurement gates the next operation: 63 µs at d=5 is ~57 cycles of dead time D[4]. The accuracy floor is structural: matching is maximum-likelihood only when errors flip two detectors, so hyperedges (Y errors, correlated measurement errors, leakage, loss) must be projected onto a matchable graph. That projection is the whole gap to a decoder modelling them — Λ = 2.04 ± 0.02 for matching against 2.14 ± 0.02 for the neural decoder on Willow's syndromes D[4], AlphaQubit ~25% better at simulated d=11 D[11]. What moves the floor is the graph: fitted edge weights, soft readout, leakage edges.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+Key |
|---|---|---|---|
| 2023-03 | <1 µs/round at d=17, ~10⁶ errors/core-second, simulated | Google Quantum AI | D[3] |
| 2024-12 | 63 µs real-time latency at d=5 over 10⁶ cycles | Google Quantum AI | D[4]G |
| 2025-03 | 0.8 µs FPGA latency at d=13, p=0.1%, 62 MHz | Yale University | D[5]G |
Dominant term: the decoding graph — mis-calibrated weights, unrepresented leakage — not the matcher D[4].
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication: MIT-licensed software [7] on general compute, acceleration the paid, single-sourced layer. Every published real-time QEC decoder runs on AMD/Xilinx logic — Riverlane's on a VU19P at ≈6% of LUTs for d≤17 D[6], Micro Blossom on a Versal VMK180 D[5], the Shenzhen neural decoder on a Kintex-7 D[10], IBM's Relay-BP on AMD parts P[8] — and GPU decoding is NVIDIA-only. No MWPM ASIC exists (4 Sep 2026). Export exposure is on that hardware: the BIS rule of 2024-09-06 controls quantum computers (4A906) and sub-4.5 K control ICs (3A901.a) G[9]; published decoder source is outside the EAR under 15 CFR §734.7.
Control, readout & I/O burden
At 10³ qubits one core suffices. At 10⁴ the binding term is syndrome bandwidth, not compute — d² detectors per logical qubit per 1.1 µs — hence cryogenic pre-compression, claimed at up to 3,780× below 0.56 mW at 4 K but not fabricated SS · 2025-12-10">G. At 10⁶ the interconnect decides: NVQLink's 3.84 µs round trip C[12] exceeds a transmon cycle, so GPU matching runs windowed there.
Role in the stack
Default real-time decoder for surface- and colour-code memories on the superconducting, ion, photonic and spin paths [graph]; it needs the near-planar graph a static nearest-neighbour lattice supplies free. It replaces neural and belief-propagation decoders, which win once checks stop being matchable; switching is asymmetric — leaving costs a hardware implementation and a new verification story, returning costs nothing. Clock contribution ≈1.0 µs per round at d=17 D[3] against a derived clock of 0.65 µs for the transmon surface-code path (derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path). Empty slot nearby: no real-time matcher consumes soft readout or leakage flags.
Verification (QCVV)
Sparse Blossom's throughput comes from simulated Stim streams D[3]. The one hardware-integrated figure, Willow's 63 µs at d=5, used a specialised parallel Sparse Blossom built by Google, not stock PyMatching D[4]. Micro Blossom's 0.8 µs at d=13 is peer-reviewed (ASPLOS 2025) but replays syndromes D[5]; the repository's 367 ns appears in no paper CG. The much-quoted threshold spread is no conflict: 0.7% (PyMatching), 0.65% and 0.55% (Riverlane's software and hardware clustering decoders) come from one comparison under one noise model D[6]. Every challenger publishes MWPM as baseline; none replicates its speed.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | Developer/user | US | Co-authored Sparse Blossom; runs it in Willow | D[3][4] |
| Riverlane | Supplier | UK | Sells Deltaflow QEC hardware; quotes MWPM as reference | CG |
| Yale University | Research | US | Micro Blossom exact-MWPM FPGA accelerator | D[5] |
| AMD | Supplier | US | Its parts carry every published real-time decoder | D[5][6] |
| NVIDIA | Supplier | US | CUDA-Q QEC and the NVQLink GPU–QPU bus | C[12] |
Money. 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M (its roadmap says 85 M) · Planet First Partners lead · >$120 M cumulative · closed C[16]. 2025-11-17 · NVIDIA · NVQLink launch · undisclosed · Quantinuum first QPU partner CG. 2026-07-24 · Quantum X Labs · result · none disclosed · NVIDIA, Quantum Machines/IQCC · unquantified C[14]. No decoder-specific DARPA award exists; QBI funds eleven Stage B teams, each needing one G. No later Riverlane round located as of 4 Sep 2026.
Market & supply chain. Nobody sells MWPM: the algorithm is free and the reference MIT-licensed [7], so value accrues to the box that runs it — Deltaflow, CUDA-Q QEC/NVQLink, in-house firmware. Concentration is one-deep twice: AMD for logic, NVIDIA for GPUs. The one public resource figure, ≈6% of a VU19P for d≤17 D[6], implies ~16 patches per part. Pays into G3 and G4.
IP & standards. No MWPM patent family — Edmonds (1965) via Dennis–Kitaev–Landahl–Preskill (2002) D[1]; PyMatching and Micro Blossom are MIT-licensed [7][5]. The IP is on hardware decoders: Riverlane GB 2641501 A (published 2025-12-10), Google US 12,518,194 (granted 2026-01-06) G. PatSnap counted 12 QEC patents in April 2026 (Google 6, IBM 4, Tencent 2), no decoder cluster P[15]. De facto interfaces: Stim detector-error models, NVQLink.
Roadmaps & track record. Higgott and Gidney (2023-03 · sub-µs decoding at scale · met, and inside Willow's loop) D[3]. Yale (2025-03 · d=13 at 0.8 µs on FPGA · met; the repository's 367 ns is not) D[5]. Riverlane (2026-03-12 · megaquop before 2030, teraquop from 2033 · no interim milestone due) R[13]. Google's claims track delivery and are the only ones measured live; Riverlane's roadmap is unfalsifiable before 2029.
Strategic reading. If matching holds, AMD and every surface-code builder win: the reference stays free and differentiation collapses to firmware. Riverlane's hardware decoder trades threshold (0.55% vs 0.7%) for latency and area D[6], so its moat is "under the cycle time" — which Micro Blossom now offers for exact MWPM, MIT-licensed D[5]. If matching loses it loses to belief propagation on qLDPC: decoder, code and connectivity change together.
Open niche: the missing artefact is an impartial cross-decoder harness — one archived corpus of live-hardware syndromes, one calibration, replayed through PyMatching, a clustering decoder, Relay-BP and a neural decoder, reporting accuracy, latency and logic area on one FPGA family, which no challenger's own author can credibly run.
Outlook & open questions
Confirm/demote in 12–24 months: a same-qubit, same-calibration comparison of matching against a challenger (all current ones are simulated, offline or self-refereed); an FPGA matcher closing a live loop at d≥7. Best case 2029: matching stays default past 10⁴ physical qubits, reaction time down from 63 µs to ~1 µs. Worst case: qLDPC memories carry the machines and belief propagation owns the socket. Open questions: does matching extend to loss-dominated atom syndromes; will anyone fund a decoder ASIC when 6% of an FPGA suffices; will QBI Stage C fix a decoder-agnostic benchmark.
Sources
[1] Dennis, Kitaev, Landahl, Preskill, "Topological quantum memory", J. Math. Phys. 43, 4452 (2002) — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0110143
[2] Fowler, "Minimum weight perfect matching of fault-tolerant topological quantum error correction in average O(1) parallel time", Quantum Inf. Comput. 15, 0145 (2015) — https://arxiv.org/abs/1307.1740
[3] Higgott, Gidney, "Sparse Blossom: correcting a million errors per core second with minimum-weight matching", Quantum 9, 1600 (2025-01-20) — https://quantum-journal.org/papers/q-2025-01-20-1600/ ; arXiv:2303.15933 — https://arxiv.org/abs/2303.15933
[4] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y ; arXiv:2408.13687 — https://arxiv.org/abs/2408.13687 G
[5] Wu, Liyanage, Zhong (Yale), "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction", ASPLOS 2025 (arXiv 2025-02-20) — https://arxiv.org/abs/2502.14787 ; repository https://github.com/yuewuo/micro-blossom G
[6] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications 16, 11048 (2025-12-17) — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x G
[7] Higgott, "PyMatching" v2, MIT licence — https://github.com/oscarhiggott/PyMatching
[8] Maurer et al. (IBM), "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs", arXiv:2510.21600 (2025-10-24) — https://arxiv.org/abs/2510.21600 G
[9] US BIS, interim final rule, "Commerce Control List Additions and Revisions" (2024-09-06), ECCNs 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[10] Yang, Sun, Wu et al. (International Quantum Academy Shenzhen / SUSTech), "Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder", arXiv:2605.04892 (2026-05-06) — https://arxiv.org/abs/2605.04892 G
[11] Bausch et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI), "Learning high-accuracy error decoding for quantum processors", Nature 635, 834 (2024-11-20) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8 G
[12] NVIDIA, "NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors" (2025-11-17) — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ CG
[13] Riverlane, "Riverlane publishes QEC Technology Roadmap" (2026-03-12) — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap CG
[14] Quantum X Labs, "Quantum X Labs Reports Meaningful Error Correction Decoder Results with NVIDIA CUDA-Q QEC", GlobeNewswire (2026-07-24) — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/07/24/3332879/0/en/quantum-x-labs-reports-meaningful-error-correction-decoder-results-with-nvidia-cuda-q-qec.html CG
[15] PatSnap Insights, "Quantum error correction patent landscape 2026" (2026-04-22) — https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ PG
[16] Riverlane, "Riverlane raises $75 million to meet surging global demand for quantum error correction technology" (2024-08-06) — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology CG
Open verification items
Micro Blossom: the peer-reviewed figure is 0.8 µs average latency at d=13 (ASPLOS 2025) [5]; the repository's 367 ns and 10⁶ rounds/s appear in no paper and carry no stated code distance — a repository claim, not a measurement.
Riverlane's Series C amount conflicts between its own release (75 M, 2024-08-06) and its 2026 roadmap (85 M) G; no extension release exists and no later round was located as of 4 Sep 2026.
Quantum X Labs' claim that its transformer decoder outperforms MWPM carries no quantitative figure and no peer review [14].
Willow's real-time decoder is described only as a specialised Sparse Blossom variant; no separate publication, hardware platform or resource figure for it was located, so its 63 µs cannot be attributed to a named part.
MWPM / Sparse Blossom (+коррелированное паросочетание)
Декодер на паросочетании в графе, превращающий раунд синдрома в наиболее правдоподобную цепочку паулиевских ошибок; эталон точности и реально поставляемый декодер реального времени для поверхностных кодов.
Вердикт. Паросочетание остаётся вариантом по умолчанию для поверхностного кода на всём протяжении 2026 г. — собственный подпороговый прогон Google декодируется через Sparse Blossom. Понизить, если до конца 2027 г. испытание на живом оборудовании с одними и теми же синдромами покажет, что декодер не на паросочетании обходит его одновременно и по точности, и по задержке.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
MWPM превращает каждый нарушенный стабилизатор в вершину взвешенного графа, рёбрами которого служат ошибки, переключающие два детектора; паросочетание наименьшего веса, объясняющее весь набор, и есть цепочка ошибок максимального правдоподобия. Метод введён Dennis, Kitaev, Landahl и Preskill (2002) D[1]; Fowler в 2015 г. показал, что ниже порога его можно поддерживать инкрементально за постоянное среднее время на раунд, независимо от размера решётки D[2]. Коррелированное паросочетание перевзвешивает рёбра так, чтобы ошибка Y не учитывалась дважды. Движок — Sparse Blossom авторства Higgott и Gidney (Quantum 9, 1600, 2025-01-20) D[3], разрежённая переформулировка алгоритма blossom Edmonds 1965 г., поставляемая как PyMatching v2.
a = 0.5 — классическая постобработка, носителя нет; b, c, d, e неприменимы [запись графа].
f = паулиевская цепочка на графе паросочетания; g = отсутствует — программное обеспечение, производства нет [запись графа].
Физика и пределы
Пропускная способность обязана превышать темп порождения синдромов, иначе очередь расходится и машина встаёт: Sparse Blossom разбирает ~10⁶ ошибок на ядро-секунду, менее 1 µs на раунд при d=17 D[3], укладываясь в цикл Willow длительностью 1.1 µs D[4]. Задержка становится связывающей только там, где логическое измерение стробирует следующую операцию: 63 µs при d=5 — это ~57 циклов мёртвого времени D[4]. Нижняя граница точности структурна: паросочетание даёт максимальное правдоподобие лишь тогда, когда ошибки переключают ровно два детектора, поэтому гиперрёбра (ошибки Y, коррелированные ошибки измерения, утечка (leakage), потери) приходится проецировать на граф, допускающий паросочетание. Именно эта проекция и составляет весь разрыв с декодером, который такие ошибки моделирует: Λ = 2.04 ± 0.02 для паросочетания против 2.14 ± 0.02 для нейросетевого декодера на синдромах Willow D[4], AlphaQubit примерно на 25% лучше при моделировании d=11 D[11]. Сдвигает эту границу именно граф: подогнанные веса рёбер, мягкое (soft) считывание, рёбра утечки.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-03 | <1 µs на раунд при d=17, ~10⁶ ошибок на ядро-секунду, моделирование | Google Quantum AI | D[3] |
| 2024-12 | задержка 63 µs в реальном времени при d=5 на протяжении 10⁶ циклов | Google Quantum AI | D[4]G |
| 2025-03 | задержка 0.8 µs на FPGA при d=13, p=0.1%, 62 MHz | Yale University | D[5]G |
Доминирующий член — граф декодирования (плохо откалиброванные веса, неучтённая утечка), а не сам алгоритм паросочетания D[4].
Производство, материалы и цепочка поставок
Производства нет: ПО под лицензией MIT [7] на универсальных вычислителях, а платным слоем с единственным источником оказывается ускорение. Все опубликованные декодеры QEC реального времени работают на логике AMD/Xilinx — декодер Riverlane на VU19P занимает ≈6% LUT при d≤17 D[6], Micro Blossom на Versal VMK180 D[5], шэньчжэньский нейросетевой декодер на Kintex-7 D[10], Relay-BP от IBM на кристаллах AMD P[8], — а декодирование на GPU существует только для NVIDIA. ASIC под MWPM не существует (4 сентября 2026 г.). Экспортный контроль ложится именно на это оборудование: правило BIS от 2024-09-06 контролирует квантовые компьютеры (4A906) и управляющие ИС для температур ниже 4.5 K (3A901.a) G[9]; опубликованные исходные тексты декодеров под EAR не подпадают согласно 15 CFR §734.7.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
При 10³ кубитах хватает одного ядра. При 10⁴ связывающим членом становится полоса передачи синдромов, а не вычисления — d² детекторов на логический кубит каждые 1.1 µs, — отсюда криогенное предсжатие, для которого заявлено до 3,780× при потреблении менее 0.56 mW при 4 K, но которое не изготовлено SS · 2025-12-10">G. При 10⁶ решает интерконнект: время кругового обхода NVQLink 3.84 µs C[12] превышает цикл трансмона, поэтому паросочетание на GPU работает там по окнам.
Роль в стеке
Декодер реального времени по умолчанию для памяти на поверхностном и цветном коде на сверхпроводниковом, ионном, фотонном и спиновом путях платформ [запись графа]; ему нужен почти планарный граф, который статическая решётка ближайших соседей даёт даром. Он замещает нейросетевые декодеры и декодеры на распространении доверия (belief propagation), выигрывающие ровно тогда, когда проверки перестают сводиться к паросочетанию; переключение асимметрично — уход стоит аппаратной реализации и новой истории верификации, возврат не стоит ничего. Вклад в такт ≈1.0 µs на раунд при d=17 D[3] против производного такта 0.65 µs для трансмонного пути с поверхностным кодом (производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути). Рядом — пустой слот: ни один алгоритм паросочетания реального времени не потребляет мягкое считывание или флаги утечки.
Верификация (QCVV)
Пропускная способность Sparse Blossom получена на смоделированных потоках Stim D[3]. Единственный показатель, снятый в связке с оборудованием, — 63 µs у Willow при d=5 — получен на специализированном параллельном варианте Sparse Blossom, построенном самой Google, а не на штатном PyMatching D[4]. Значение 0.8 µs у Micro Blossom при d=13 прошло рецензирование (ASPLOS 2025), но получено на воспроизведении записанных синдромов D[5]; 367 ns из репозитория не фигурируют ни в одной статье CG. Многократно цитируемый разброс порогов противоречием не является: 0.7% (PyMatching), 0.65% и 0.55% (программный и аппаратный кластеризующие декодеры Riverlane) взяты из одного сравнения при одной модели шума D[6]. Каждый претендент публикует MWPM как базовую точку отсчёта; ни один не воспроизводит его скорость.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | Разработчик/пользователь | США | Соавтор Sparse Blossom; исполняет его в Willow | D[3][4] |
| Riverlane | Поставщик | Великобритания | Продаёт аппаратуру QEC Deltaflow; приводит MWPM как эталон | CG |
| Yale University | Исследования | США | FPGA-ускоритель Micro Blossom для точного MWPM | D[5] |
| AMD | Поставщик | США | На её кристаллах работает каждый опубликованный декодер реального времени | D[5][6] |
| NVIDIA | Поставщик | США | CUDA-Q QEC и шина GPU–QPU NVQLink | C[12] |
Деньги. 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M (в её дорожной карте указано 85 M) · ведущий инвестор Planet First Partners · >$120 M накопленным итогом · закрыт C[16]. 2025-11-17 · NVIDIA · запуск NVQLink · сумма не раскрыта · Quantinuum — первый партнёр по QPU CG. 2026-07-24 · Quantum X Labs · результат · сумма не раскрыта · NVIDIA, Quantum Machines/IQCC · без количественных данных C[14]. Отдельного гранта DARPA под декодер не существует; QBI финансирует одиннадцать команд Stage B, и декодер нужен каждой G. Более позднего раунда Riverlane по состоянию на 4 сентября 2026 г. не обнаружено.
Рынок и цепочка поставок. MWPM никто не продаёт: алгоритм свободен, а эталонная реализация лицензирована по MIT [7], поэтому стоимость оседает в том ящике, который его исполняет, — Deltaflow, CUDA-Q QEC/NVQLink, собственная прошивка. Концентрация дважды глубиной в одного поставщика: AMD по логике, NVIDIA по GPU. Единственный публичный показатель ресурсов, ≈6% VU19P при d≤17 D[6], означает ~16 патчей на кристалл. Работает на цели G3 и G4.
ИС и стандарты. Патентного семейства по MWPM нет — Edmonds (1965) через Dennis–Kitaev–Landahl–Preskill (2002) D[1]; PyMatching и Micro Blossom лицензированы по MIT [7][5]. Интеллектуальная собственность сосредоточена на аппаратных декодерах: Riverlane GB 2641501 A (опубликован 2025-12-10), Google US 12,518,194 (выдан 2026-01-06) G. PatSnap насчитал в апреле 2026 г. 12 патентов по QEC (Google 6, IBM 4, Tencent 2), декодерного кластера нет P[15]. Де-факто интерфейсы: модели ошибок детекторов Stim, NVQLink.
Дорожные карты и послужной список. Higgott и Gidney (2023-03 · субмикросекундное декодирование в масштабе · выполнено, причём внутри петли Willow) D[3]. Yale (2025-03 · d=13 за 0.8 µs на FPGA · выполнено; 367 ns из репозитория — нет) D[5]. Riverlane (2026-03-12 · megaquop до 2030 г., teraquop с 2033 г. · промежуточных вех к сроку не заявлено) R[13]. Заявления Google соответствуют поставленному и единственные измерены вживую; дорожная карта Riverlane нефальсифицируема до 2029 г.
Стратегическое прочтение. Если паросочетание удержится, выигрывают AMD и все, кто строит машины на поверхностном коде: эталон остаётся бесплатным, а дифференциация схлопывается до прошивки. Аппаратный декодер Riverlane разменивает порог (0.55% против 0.7%) на задержку и площадь D[6], поэтому его защитный ров — «уложиться во время цикла», что Micro Blossom теперь предлагает и для точного MWPM, под лицензией MIT D[5]. Если паросочетание проиграет, оно проиграет распространению доверия на qLDPC: декодер, код и связность меняются вместе.
Открытая ниша: недостающий артефакт — беспристрастный стенд перекрёстного сравнения декодеров: один архивированный корпус синдромов с живого оборудования, одна калибровка, прогнанные через PyMatching, кластеризующий декодер, Relay-BP и нейросетевой декодер, с отчётом по точности, задержке и площади логики на одном семействе FPGA, — то, что ни один автор собственного претендента убедительно провести не может.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить за 12–24 месяца: сравнение паросочетания с претендентом на одних и тех же кубитах и при одной калибровке (все нынешние — модельные, офлайновые или самосудейские); FPGA-паросочетатель, замыкающий живую петлю при d≥7. Лучший случай к 2029 г.: паросочетание остаётся вариантом по умолчанию и за пределами 10⁴ физических кубитов, время реакции падает с 63 µs до ~1 µs. Худший случай: машины несёт память на qLDPC, а гнездом владеет распространение доверия. Открытые вопросы: распространяется ли паросочетание на атомные синдромы с доминирующими потерями; профинансирует ли кто-нибудь декодерную ASIC, когда хватает 6% FPGA; зафиксирует ли QBI Stage C бенчмарк, не зависящий от декодера.
Источники
[1] Dennis, Kitaev, Landahl, Preskill, "Topological quantum memory", J. Math. Phys. 43, 4452 (2002) — https://arxiv.org/abs/quant-ph/0110143
[2] Fowler, "Minimum weight perfect matching of fault-tolerant topological quantum error correction in average O(1) parallel time", Quantum Inf. Comput. 15, 0145 (2015) — https://arxiv.org/abs/1307.1740
[3] Higgott, Gidney, "Sparse Blossom: correcting a million errors per core second with minimum-weight matching", Quantum 9, 1600 (2025-01-20) — https://quantum-journal.org/papers/q-2025-01-20-1600/ ; arXiv:2303.15933 — https://arxiv.org/abs/2303.15933
[4] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920 (2024-12-09) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y ; arXiv:2408.13687 — https://arxiv.org/abs/2408.13687 G
[5] Wu, Liyanage, Zhong (Yale), "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction", ASPLOS 2025 (arXiv 2025-02-20) — https://arxiv.org/abs/2502.14787 ; repository https://github.com/yuewuo/micro-blossom G
[6] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications 16, 11048 (2025-12-17) — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x G
[7] Higgott, "PyMatching" v2, MIT licence — https://github.com/oscarhiggott/PyMatching
[8] Maurer et al. (IBM), "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs", arXiv:2510.21600 (2025-10-24) — https://arxiv.org/abs/2510.21600 G
[9] US BIS, interim final rule, "Commerce Control List Additions and Revisions" (2024-09-06), ECCNs 3A901.a, 3A904, 3B904, 4A906 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[10] Yang, Sun, Wu et al. (International Quantum Academy Shenzhen / SUSTech), "Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder", arXiv:2605.04892 (2026-05-06) — https://arxiv.org/abs/2605.04892 G
[11] Bausch et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI), "Learning high-accuracy error decoding for quantum processors", Nature 635, 834 (2024-11-20) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8 G
[12] NVIDIA, "NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors" (2025-11-17) — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/ CG
[13] Riverlane, "Riverlane publishes QEC Technology Roadmap" (2026-03-12) — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap CG
[14] Quantum X Labs, "Quantum X Labs Reports Meaningful Error Correction Decoder Results with NVIDIA CUDA-Q QEC", GlobeNewswire (2026-07-24) — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/07/24/3332879/0/en/quantum-x-labs-reports-meaningful-error-correction-decoder-results-with-nvidia-cuda-q-qec.html CG
[15] PatSnap Insights, "Quantum error correction patent landscape 2026" (2026-04-22) — https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ PG
[16] Riverlane, "Riverlane raises $75 million to meet surging global demand for quantum error correction technology" (2024-08-06) — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology CG
Открытые пункты верификации
Micro Blossom: рецензированный показатель — средняя задержка 0.8 µs при d=13 (ASPLOS 2025) [5]; 367 ns и 10⁶ раундов/с из репозитория не фигурируют ни в одной статье и не сопровождаются указанием кодового расстояния — это заявление репозитория, а не измерение.
Сумма раунда Series C у Riverlane расходится между её собственным релизом (75 M, 2024-08-06) и её дорожной картой 2026 г. (85 M) G; релиза о доразмещении не существует, более позднего раунда по состоянию на 4 сентября 2026 г. не обнаружено.
Заявление Quantum X Labs о том, что её трансформерный декодер превосходит MWPM, не подкреплено ни количественным показателем, ни рецензированием [14].
Декодер реального времени в Willow описан лишь как специализированный вариант Sparse Blossom; ни отдельной публикации, ни аппаратной платформы, ни показателя ресурсов для него не найдено, поэтому его 63 µs нельзя отнести к конкретному названному изделию.
GPU decoding via NVQLink
RoCE link putting a GPU inside the QEC feedback loop at 3.84 µs mean round trip, so decoding runs as CUDA software on GH200-class hardware instead of a fixed FPGA bitstream.
Verdict. The round trip is bounded (3.96 µs max over 1,000 samples) and the decoder is software, but the only published decode is BP+OSD on Quantinuum's Helios at 67 µs median; no head-to-head against an FPGA decoder on identical syndromes exists as of 2026-09-04.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A low-latency RDMA-over-Converged-Ethernet path between a QPU's control electronics and a GPU, with an open-source FPGA core on the quantum side, so decoding and in-loop calibration run as CUDA software rather than a bitstream. NVIDIA announced it on 2025-10-28, naming 17 quantum-computer builders, five control-electronics vendors and nine US national laboratories C[1]; the numbers followed on 2025-11-17 C[2]. Coordinates: d = platform-agnostic, reaching superconducting, trapped-ion QCCD and neutral-atom paths; e/f/g = no control modality, corrects Pauli syndrome errors, no fabrication — commodity GPU and Ethernet hardware (graph record).
Physics & limits
Two budgets, and the mistake is to add them. Transport is bounded: 3.84 µs mean, 0.035 µs standard deviation, 3.96 µs maximum over 1,000 samples C[2] — the tightness matters more than the mean, because a feedback loop is sized by its tail. Decode is not: BP+OSD on a GH200 against Quantinuum's Helios gives a 67 µs median for Bring's code, taking an 8-logical-qubit memory from 4.95 ± 0.67% to 0.925 ± 0.38% error, a 5.4× gain C[2].
Whether 67 µs is slow depends on which clock it must meet. For memory the requirement is throughput, not per-cycle latency: Google sustained 10⁶ cycles at d=5 on a 1.1 µs cycle with a real-time decoder of 63 µs mean latency D[6] — the same order as the GPU figure — because a sliding window pipelines cycles instead of decoding each within one. Reaction time is the hard constraint, and it binds only where an operation is conditioned on a decode: magic-state injection, feed-forward, lattice surgery. That distinction, not the raw microseconds, decides where this layer is usable. GPU decoding is therefore comfortable on millisecond-cycle ion and atom platforms, adequate for superconducting memory, and unproven on the reaction-limited path. What moves the floor: kernels exploiting GPU parallelism rather than ports of serial algorithms.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | RoCE round trip 3.84 µs mean, 0.035 µs SD, 3.96 µs max over 1,000 samples | NVIDIA | C[2]G |
| 2025-11 | BP+OSD on GH200, Bring's code on Helios: 67 µs median, 4.95%→0.925% logical error | Quantinuum | C[2] |
| 2026-03 | Real-time QEC demonstrator over NVQLink, under 4 µs end-to-end | IQM | P[3]G |
GPU decode time dominates at ~17× the network hop, so the interconnect is not what has to shrink. No published result runs GPU BP+OSD and an FPGA decoder on identical traces.
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication process. The GPU side is NVIDIA silicon — GH200 for Helios, RTX PRO 6000 Blackwell Max-Q for the networking demonstration C[2] — with no AMD or Intel equivalent as of 2026-09-04. The network side is deliberately unlocked: RoCE is a standard and NVIDIA published an open-source FPGA core for the QPU endpoint C[2], which let five control-electronics vendors integrate it C[1]. The asymmetry is the commercial design — give away the interface, sell the accelerator. Nothing is priced; it ships as a reference architecture with a sign-up page C[1]. Export exposure is inherited from US controls on advanced GPUs, not from a quantum ECCN.
Control, readout & I/O burden
The loop is control electronics → RoCE → GPU → back, at 3.84 µs plus decode. Helios is 98 physical qubits D[8], so nothing at 10³ has run end-to-end. At 10⁴–10⁶ the question is whether decode time grows with code size faster than throughput grows per GPU generation, and whether batching across logical blocks keeps the budget flat; no source states either. The offsetting argument, unquantified: one GPU cluster can serve several QPUs, which an FPGA bolted to one rack cannot.
Role in the stack
It requires nothing upstream and replaces FPGA-based real-time decoding, trading a fixed bitstream for software changeable between shots; the graph record marks it a hub across the superconducting, trapped-ion QCCD and neutral-atom paths — the broadest reach here. Derived clock contribution: ~71 µs per decode round trip (2 s.f.), 1–7% of a 1–5 ms ion or atom cycle but ~65 cycles of a 1.1 µs superconducting one D[6]. Switching cost is a rack and a software stack, not a code change — the opposite of the qLDPC decoders. Adjacent empty slot: an independent cross-vendor benchmark.
Verification (QCVV)
Both headline numbers come from NVIDIA's own blog, co-developed with Quantinuum, and are not peer-reviewed C[2]. The 5.4× carries uncertainties — better practice than most vendor claims — but it is one code on one machine, and the IQM demonstrator is trade press P[3]. No comparison exists against Relay-BP D[4] or Riverlane's decoder D[5] on the same syndromes, so "GPUs are slower than FPGAs" compares numbers from different codes and machines.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| NVIDIA | Developer | USA | Built NVQLink and the nv-qldpc-decoder; supplies the GPUs | C[1][2] |
| Quantinuum | User | USA/UK | Only published deployment: Helios plus GH200 running BP+OSD | C[2]G |
| IQM | User | Finland | Real-time QEC demonstrator over NVQLink under 4 µs end-to-end | P[3]G |
| Zurich Instruments | Supplier | Switzerland | Control electronics carrying the NVQLink endpoint | C[1] |
| DARPA | Regulator | USA | QBI Stage B funds several of the named QPU builders | G[10]G |
Money. 2025-10-28 · NVIDIA · launch, 17 builders / 5 control vendors / 9 labs · no financing disclosed · announced C[1]. 2025-09-04 · Quantinuum · 600 M at 10 B pre-money, NVentures participating · closed CG. 2026-05-22 · Alice & Bob · Series B extension with NVentures · closed CG. 2026-07-26 quarter · NVIDIA · revenue 96.2 B, Data Center 89.0 B, +106% y/y, quantum unmentioned · reported G[7] — the economics of this layer in one line.
Market & supply chain. No market yet — no price, SKU or licence terms disclosed C[1]. The chain splits: open interface, single-sourced accelerator, so concentration risk is the decoder host, not the link. Goal exposure is broader than any FPGA decoder — G3/G4 as a decoder, G2 because the same path serves mitigation and calibration, G7 because national-lab deployments are procurement-shaped.
IP & standards. No patent family specific to NVQLink was found in any named database. The standards posture is the interesting part: RoCE is an existing Ethernet standard and the QPU-side core is open source C[2], so NVIDIA standardises the boundary it does not sell. Third parties build against CUDA-Q QEC PG.
Roadmaps & track record. NVIDIA: (2025-10 · launch with 17 builders · delivered, one published deployment three weeks later) C[1][2]; (2025-11 · partners to deploy on future processors · only Helios confirmed) C[2]. IQM: (2026-03 · demonstrator · delivered) P[3]. Launch-to-first-deployment was effectively zero; the gap between 17 announced builders and one published deployment is the number to watch.
Strategic reading. If GPU decoding wins, every fault-tolerant machine becomes a recurring GPU customer and decoding stops differentiating QPU vendors — good for builders without FPGA engineering, bad for Riverlane and IBM's in-house route. NVIDIA loses little if it fails: quantum does not appear in a $96.2 B quarter G[7], so this is a cheap option on the classical half of a future stack. The substitution threat is a decoder ASIC nobody sells. Bargaining power sits with NVIDIA on the accelerator and the control vendors on the endpoint.
Open niche: nobody has run GPU and FPGA decoders against identical recorded syndrome traces; the vendor numbers are medians and means from different codes on different machines. An independent benchmark — common traces, published latency distributions, accuracy under real noise — would settle a comparison the layer argues by press release, and has no incumbent.
Outlook & open questions
Falsifiable (12–24 months): confirm if a second QPU vendor publishes an NVQLink decode loop with numbers by end-2027; demote if published deployments still number one. Best case 2029: GPU decoding is the default on ion, atom and superconducting memory, reaction-limited operations handed to a small local FPGA. Worst case: 17 builders yield two deployments and dedicated hardware keeps the loop. Open questions: how decode time scales with code size and block count; whether anyone reports tail rather than median latency; whether AMD or Intel field a rival host. Watch: a second deployment and any independent benchmark.
Sources
[1] NVIDIA C · "NVIDIA introduces NVQLink — connecting quantum and GPU computing for 17 quantum builders and nine scientific labs" · NVIDIA Newsroom · 2025-10-28 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing
[2] NVIDIA C · "NVIDIA NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors" · NVIDIA Developer Blog · 2025-11-17 — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[3] Quantum Computing Report P · "IQM and Zurich Instruments develop real-time QEC via NVIDIA NVQLink" · 2026-03 — https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/
[4] Maurer, T., Bühler, M., Kröner, M., Haverkamp, F., Müller, T., Vandeth, D., Johnson, B.R. (IBM) · "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs" · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[5] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[6] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[7] NVIDIA G · "NVIDIA announces financial results for second quarter fiscal 2027" (quarter ended 2026-07-26) · 2026-08 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-announces-financial-results-for-second-quarter-fiscal-2027
[8] Quantinuum · "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" (Helios, 98 qubits) · arXiv:2602.22211 · 2026-02 — https://arxiv.org/abs/2602.22211
[9] Quantinuum C · IPO pricing, 28,000,000 shares at $60, Nasdaq QNT · 2026-06-03 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[10] DARPA G · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Open verification items
No independent (non-NVIDIA, non-Quantinuum) confirmation of the 3.84 µs or 67 µs figures as of 2026-09-04.
No head-to-head benchmark of GPU against FPGA decoding on identical syndrome traces.
Whether GPU decode time scales with code size or logical-block count at 10⁴–10⁶ qubits is stated nowhere reviewed.
NVentures investment amounts in Quantinuum, QuEra and Alice & Bob are not separately disclosed; only the round totals are public.
The launch release's headline counts (17 builders, nine labs) and the enumerated names retrieved from it do not tally exactly; the headline counts are used here.
Декодирование на GPU через NVQLink
Канал RoCE, помещающий GPU внутрь петли обратной связи QEC при среднем времени кругового обхода 3.84 µs, так что декодирование исполняется как программа CUDA на оборудовании класса GH200, а не как фиксированная прошивка FPGA.
Вердикт. Круговой обход ограничен сверху (максимум 3.96 µs на 1,000 выборках), а декодер программный, но единственное опубликованное декодирование — это BP+OSD на Helios у Quantinuum с медианой 67 µs; прямого сопоставления с FPGA-декодером на одних и тех же синдромах по состоянию на 2026-09-04 не существует.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Тракт RDMA over Converged Ethernet с малой задержкой между управляющей электроникой QPU и GPU, с открытым FPGA-ядром на квантовой стороне, так что декодирование и калибровка внутри петли выполняются программно на CUDA, а не прошивкой. NVIDIA объявила о нём 2025-10-28, назвав 17 создателей квантовых компьютеров, пять поставщиков управляющей электроники и девять национальных лабораторий США C[1]; цифры появились 2025-11-17 C[2]. Координаты: d = платформенно-нейтрально, дотягивается до сверхпроводникового пути, ионного пути QCCD и нейтрально-атомного; e/f/g = модальности управления нет, исправляет паулиевские ошибки по синдрому, производства нет — серийное оборудование GPU и Ethernet (запись графа технологий).
Физика и пределы
Здесь два бюджета, и ошибка — складывать их. Транспорт ограничен сверху: среднее 3.84 µs, среднеквадратичное отклонение 0.035 µs, максимум 3.96 µs на 1,000 выборках C[2] — узость разброса важнее среднего, поскольку петля обратной связи рассчитывается по хвосту. Декодирование не ограничено: BP+OSD на GH200 в связке с Helios у Quantinuum даёт медиану 67 µs для кода Bring, переводя память из 8 логических кубитов с ошибки 4.95 ± 0.67% на 0.925 ± 0.38%, то есть выигрыш 5.4× C[2].
Медленно ли это — 67 µs — зависит от того, в какой такт они должны уложиться. Для памяти требованием является пропускная способность, а не задержка на цикл: Google удерживала 10⁶ циклов при d=5 на цикле 1.1 µs с декодером реального времени, у которого средняя задержка 63 µs D[6] — тот же порядок, что и показатель GPU, — потому что скользящее окно конвейеризует циклы, вместо того чтобы декодировать каждый внутри одного. Жёсткое ограничение — время реакции, и оно связывает только там, где операция обусловлена результатом декодирования: инжекция магического состояния, прямая связь (feed-forward), решёточная хирургия. Именно это различие, а не голые микросекунды, определяет, где данный слой применим. Поэтому декодирование на GPU комфортно на ионных и атомных платформах с миллисекундным циклом, приемлемо для сверхпроводниковой памяти и не доказано на пути, ограниченном временем реакции. Что сдвигает нижнюю границу: ядра, использующие параллелизм GPU, а не переносы последовательных алгоритмов.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-11 | круговой обход RoCE: среднее 3.84 µs, СКО 0.035 µs, максимум 3.96 µs на 1,000 выборках | NVIDIA | C[2]G |
| 2025-11 | BP+OSD на GH200, код Bring на Helios: медиана 67 µs, логическая ошибка 4.95%→0.925% | Quantinuum | C[2] |
| 2026-03 | демонстратор QEC реального времени поверх NVQLink, менее 4 µs сквозного времени | IQM | P[3]G |
Доминирует время декодирования на GPU — примерно в 17× больше сетевого перехода, так что сокращать нужно не интерконнект. Ни в одном опубликованном результате BP+OSD на GPU и FPGA-декодер не прогонялись на одних и тех же трассах.
Производство, материалы и цепочка поставок
Технологического процесса нет. Со стороны GPU — кремний NVIDIA: GH200 для Helios, RTX PRO 6000 Blackwell Max-Q для сетевой демонстрации C[2], — и по состоянию на 2026-09-04 эквивалента у AMD или Intel нет. Сетевая сторона намеренно оставлена открытой: RoCE — стандарт, а NVIDIA опубликовала FPGA-ядро с открытым исходным кодом для оконечной точки со стороны QPU C[2], что позволило пяти поставщикам управляющей электроники его интегрировать C[1]. Эта асимметрия и есть коммерческая конструкция: интерфейс раздать, ускоритель продать. Цена не объявлена ни на что; поставляется как эталонная архитектура со страницей регистрации C[1]. Экспортная уязвимость унаследована от американского контроля над передовыми GPU, а не от квантового ECCN.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Петля выглядит так: управляющая электроника → RoCE → GPU → обратно, за 3.84 µs плюс декодирование. В Helios 98 физических кубитов D[8], так что сквозных прогонов на 10³ не было. На 10⁴–10⁶ вопрос в том, растёт ли время декодирования с размером кода быстрее, чем растёт пропускная способность от поколения к поколению GPU, и удерживает ли пакетирование по логическим блокам бюджет неизменным; ни один источник не говорит ни о том, ни о другом. Компенсирующий довод, количественно не выраженный: один кластер GPU может обслуживать несколько QPU, чего FPGA, прикрученная к одной стойке, не может.
Роль в стеке
Он ничего не требует выше по стеку и замещает декодирование реального времени на FPGA, меняя фиксированную прошивку на программу, изменяемую между прогонами; в записи графа технологий он помечен как хаб, охватывающий сверхпроводниковый путь, ионный путь QCCD и нейтрально-атомный, — самый широкий охват из представленных здесь. Вклад в производный такт: ~71 µs на круговой обход с декодированием (2 знач. цифры), это 1–7% ионного или атомного цикла в 1–5 ms, но около 65 циклов сверхпроводникового цикла в 1.1 µs D[6]. Цена перехода — стойка и программный стек, а не смена кода: полная противоположность декодерам qLDPC. Соседний пустой слот: независимый бенчмарк между поставщиками.
Верификация (QCVV)
Обе заголовочные цифры взяты из собственного блога NVIDIA, подготовленного совместно с Quantinuum, и рецензирования не проходили C[2]. Показатель 5.4× приведён с погрешностями — практика лучше, чем у большинства заявлений производителей, — но это один код на одной машине, а демонстратор IQM известен только по отраслевой прессе P[3]. Сравнения с Relay-BP D[4] или с декодером Riverlane D[5] на одних и тех же синдромах не существует, поэтому тезис «GPU медленнее FPGA» сопоставляет цифры от разных кодов и разных машин.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| NVIDIA | Разработчик | США | Построила NVQLink и nv-qldpc-decoder; поставляет GPU | C[1][2] |
| Quantinuum | Пользователь | США/Великобритания | Единственное опубликованное внедрение: Helios плюс GH200 с BP+OSD | C[2]G |
| IQM | Пользователь | Финляндия | Демонстратор QEC реального времени поверх NVQLink, менее 4 µs сквозного времени | P[3]G |
| Zurich Instruments | Поставщик | Швейцария | Управляющая электроника, несущая оконечную точку NVQLink | C[1] |
| DARPA | Регулятор | США | QBI Stage B финансирует нескольких из названных создателей QPU | G[10]G |
Деньги. 2025-10-28 · NVIDIA · запуск, 17 создателей / 5 поставщиков управляющей электроники / 9 лабораторий · финансирование не раскрыто · объявлено C[1]. 2025-09-04 · Quantinuum · 600 M при оценке 10 B pre-money, с участием NVentures · закрыт CG. 2026-05-22 · Alice & Bob · доразмещение раунда Series B с участием NVentures · закрыто CG. Квартал, завершившийся 2026-07-26 · NVIDIA · выручка 96.2 B, из них дата-центры 89.0 B, +106% год к году, квант не упомянут · отчёт G[7] — экономика этого слоя в одной строке.
Рынок и цепочка поставок. Рынка пока нет — ни цены, ни артикула, ни условий лицензирования не раскрыто C[1]. Цепочка расщепляется: открытый интерфейс и ускоритель из единственного источника, поэтому риск концентрации — в хосте декодера, а не в канале. Экспозиция по целям шире, чем у любого FPGA-декодера: G3/G4 как декодер, G2 — поскольку тот же тракт обслуживает подавление ошибок и калибровку, G7 — поскольку внедрения в национальных лабораториях имеют закупочную природу.
ИС и стандарты. Патентного семейства именно по NVQLink ни в одной названной базе не найдено. Интересна как раз позиция по стандартам: RoCE — существующий стандарт Ethernet, а ядро со стороны QPU открыто C[2], то есть NVIDIA стандартизует ровно ту границу, которую не продаёт. Третьи стороны строят поверх CUDA-Q QEC PG.
Дорожные карты и послужной список. NVIDIA: (2025-10 · запуск с 17 создателями · выполнено, одно опубликованное внедрение тремя неделями позже) C[1][2]; (2025-11 · партнёры развернут это на будущих процессорах · подтверждён только Helios) C[2]. IQM: (2026-03 · демонстратор · выполнено) P[3]. Промежуток от запуска до первого внедрения был фактически нулевым; следить надо за разрывом между 17 объявленными создателями и одним опубликованным внедрением.
Стратегическое прочтение. Если декодирование на GPU победит, каждая отказоустойчивая машина становится постоянным покупателем GPU, а декодирование перестаёт различать производителей QPU — хорошо для тех, у кого нет собственной FPGA-инженерии, плохо для Riverlane и для внутреннего маршрута IBM. NVIDIA в случае неудачи теряет немного: квант не фигурирует в квартале на $96.2 B G[7], так что это дешёвый опцион на классическую половину будущего стека. Угроза замещения — декодерная ASIC, которую никто не продаёт. Переговорная сила у NVIDIA — на ускорителе, у поставщиков управляющей электроники — на оконечной точке.
Открытая ниша: никто не прогонял декодеры на GPU и на FPGA на одних и тех же записанных трассах синдромов; цифры производителей — это медианы и средние от разных кодов на разных машинах. Независимый бенчмарк — общие трассы, опубликованные распределения задержки, точность при реальном шуме — закрыл бы спор, который этот слой ведёт пресс-релизами, и занятого места в этой нише нет.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо (12–24 месяца): подтвердить, если до конца 2027 г. второй производитель QPU опубликует петлю декодирования по NVQLink с цифрами; понизить, если опубликованных внедрений по-прежнему будет одно. Лучший случай к 2029 г.: декодирование на GPU становится вариантом по умолчанию для ионной, атомной и сверхпроводниковой памяти, а операции, ограниченные временем реакции, передаются небольшой локальной FPGA. Худший случай: 17 создателей дают два внедрения, и петля остаётся за специализированным оборудованием. Открытые вопросы: как время декодирования масштабируется с размером кода и числом блоков; сообщит ли кто-нибудь хвостовую задержку вместо медианной; выставят ли AMD или Intel конкурирующий хост. За чем следить: второе внедрение и любой независимый бенчмарк.
Источники
[1] NVIDIA C · "NVIDIA introduces NVQLink — connecting quantum and GPU computing for 17 quantum builders and nine scientific labs" · NVIDIA Newsroom · 2025-10-28 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing
[2] NVIDIA C · "NVIDIA NVQLink architecture integrates accelerated computing with quantum processors" · NVIDIA Developer Blog · 2025-11-17 — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[3] Quantum Computing Report P · "IQM and Zurich Instruments develop real-time QEC via NVIDIA NVQLink" · 2026-03 — https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/
[4] Maurer, T., Bühler, M., Kröner, M., Haverkamp, F., Müller, T., Vandeth, D., Johnson, B.R. (IBM) · "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs" · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[5] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[6] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" · Nature 638, 920 · 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[7] NVIDIA G · "NVIDIA announces financial results for second quarter fiscal 2027" (quarter ended 2026-07-26) · 2026-08 — https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-announces-financial-results-for-second-quarter-fiscal-2027
[8] Quantinuum · "Computing with many encoded logical qubits beyond break-even" (Helios, 98 qubits) · arXiv:2602.22211 · 2026-02 — https://arxiv.org/abs/2602.22211
[9] Quantinuum C · IPO pricing, 28,000,000 shares at $60, Nasdaq QNT · 2026-06-03 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering
[10] DARPA G · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Открытые пункты верификации
Независимого (вне NVIDIA и вне Quantinuum) подтверждения показателей 3.84 µs и 67 µs по состоянию на 2026-09-04 нет.
Прямого сопоставительного бенчмарка декодирования на GPU против FPGA на одних и тех же трассах синдромов не существует.
Как время декодирования на GPU масштабируется с размером кода или числом логических блоков при 10⁴–10⁶ кубитах, не сказано ни в одном из рассмотренных источников.
Суммы инвестиций NVentures в Quantinuum, QuEra и Alice & Bob отдельно не раскрыты; публичны только итоговые размеры раундов.
Заголовочные числа релиза о запуске (17 создателей, девять лабораторий) и извлечённые из него перечисленные имена точно не сходятся; здесь используются заголовочные числа.
Relay-BP for qLDPC (FPGA)
Belief propagation with disordered, partly negative memory strengths, chained in relay legs, decoding bivariate-bicycle qLDPC syndromes at 24 ns per iteration on an FPGA.
Verdict. Removes the OSD post-processor that made qLDPC decoding non-real-time: 24 ns/iteration and under 1 µs average per cycle on FPGA. Never run on live syndromes — no gross-code memory exists on any QPU as of 2026-09-04.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Belief propagation in which each variable node carries its own memory strength — a damping coefficient drawn from a disordered distribution that must include negative values — with decoding run as a chain of relay legs, each restarted from the previous leg's messages. IBM (Müller, Alexander, Beverland, Bühler, Johnson, Maurer, Vandeth) introduced it on 2025-06-02 D[2]; a second IBM team put it on an FPGA on 2025-10-24 for the [[144,12,12]] gross code D[1]G. Coordinates: d = no physical connectivity, an off-chip classical block; e/f/g = no control modality, corrects Pauli errors, no fabrication — an FPGA bitstream (graph record).
Physics & limits
The limit is an accuracy-versus-latency budget, not a physical one. Plain BP stalls on degenerate stabiliser codes — distinct error patterns carry identical likelihood, so messages oscillate into trapping sets — and the standard repair, ordered-statistics post-processing, has a data-dependent cost no real-time loop absorbs. Relay-BP's claim is that disordered memory strengths break exactly the symmetry that stalls BP, making the post-processor unnecessary; the paper states a distribution containing negative values is indispensable D[2].
That buys latency: 24 ns per BP iteration and an average per-cycle decoding time under 1 µs for physical error probabilities below 3×10⁻³ D[1]. Average is where the risk sits — iteration count is data-dependent, so the latency distribution has a tail, and a decoder fed a fixed-rate stream at the 1.1 µs superconducting cycle must buffer, the backlog diverging rather than degrading if that tail exceeds the cycle time often enough. Neither paper reports anything but the mean. The second floor is the error rate itself: above 3×10⁻³ iteration counts climb, so the real-time property is conditional on the hardware already being good. What moves the floor: an ASIC, or windowing that commits early cycles while later ones converge.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-06 | Relay-BP beats BP+OSD+CS-10 on bivariate-bicycle codes, matching-class on surface codes | IBM | D[2] |
| 2025-10 | FPGA: 24 ns/iteration, average < 1 µs per cycle at p < 3×10⁻³, simulated syndromes | IBM | D[1]G |
| 2025-12 | Local Clustering Decoder: < 1 µs/round to d=17 using ≈6% of a Xilinx VU19P's LUTs | Riverlane | D[4]G |
Both FPGA results are simulation-driven: no gross-code memory has run on any QPU, so Relay-BP has never consumed a hardware syndrome D[6]. The target code is IBM's [[144,12,12]], 288 physical qubits at a 0.8% threshold on a degree-6 Tanner graph D[3]G; the only qLDPC break-even anywhere is IonQ's [[18,4,3]] trapped-ion memory, leakage post-selected D[5]G.
Manufacturing, materials & supply chain
No fabrication process: the deliverable is a bitstream and the supply chain is merchant FPGA silicon, a duopoly restructured in 2025 when Intel sold 51% of Altera to Silver Lake at an 8.75 B valuation, taking ~4.46 B and retaining 49% G[9]. Every named real-time decoder here runs on AMD parts (Riverlane's LCD on a VU19P D[4]), and IBM's is reported as AMD by trade press whose page could not be retrieved P[10]G. No decoder-specific export-control category exists as of 2026-09-04.
Control, readout & I/O burden
The decoder drives nothing; its burden is syndrome bandwidth and fan-in. One gross module is 144 data plus 144 check qubits, so a cycle yields 144 bits — ~0.14 Gbit/s per module at a 1 µs cycle S[3]. Scaled naively, 10⁴ physical qubits is ~5 Gbit/s and 10⁶ ~0.5 Tbit/s at fixed rate: the wall is not BP arithmetic but getting bits out of the cryostat into enough parallel instances.
Role in the stack
It requires the bivariate-bicycle/gross qLDPC family and replaces minimum-weight perfect matching; the graph record marks it a hub reaching the superconducting, trapped-ion electronic-gate and photonic continuous-variable paths. Derived clock contribution: < 1.0 µs per cycle (2 s.f.), the first decoder figure that fits inside a 1.1 µs superconducting cycle without an offline pass D[1][8]. Switching costs a code change, not a board change: gross codes need degree-6 long-range couplers IBM has shown only as components, where LCD assumes the nearest-neighbour grid hardware already has D[4]G. Adjacent empty slot: a merchant decoder ASIC.
Verification (QCVV)
Every headline is from simulated syndromes under a noise model with neither leakage nor correlated bursts — the dominant real-device terms D[6]. No independent group has reproduced either number, and Riverlane's LCD uses a different code and FPGA, so the two are not commensurable D[4].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | Developer | USA | Invented Relay-BP and built the FPGA implementation for its gross code | D[1][2] |
| AMD | Supplier | USA | Xilinx FPGA silicon under IBM's demonstration and most rival decoders | P[10]G |
| Altera | Supplier | USA | The only other merchant high-end FPGA source; 51% Silver Lake-owned since 2025 | G[9] |
| Riverlane | Developer | UK | Competing FPGA decoder for the surface code, sold as a product | D[4]G |
| DARPA | Regulator | USA | QBI Stage B funds IBM's fault-tolerance programme this serves | G[11]G |
Money. 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M (its 2026 roadmap says 85 M — unreconciled) · Planet First Partners lead · closed C[7]G. 2025-04-14 · Intel/Silver Lake · 51% of Altera at 8.75 B valuation, ~4.46 B to Intel · announced G[9]. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, up to $15 M each, IBM the only transmon vendor · awarded G[11]G. Relay-BP itself has no round, grant or licence: in-house IBM work as of 2026-09-04.
Market & supply chain. Decoding is priced as bundled firmware, not silicon: Riverlane sells Deltaflow CG, IBM ships Relay-BP inside its own stack. Concentration risk is FPGA supply — two vendors, one newly under private-equity control G[9]. Goal exposure is narrow, G3 and G4 only: a real-time decoder is worthless until a code needs it, so willingness to pay is vendors insuring their own 2027–2029 roadmaps.
IP & standards. Riverlane holds GB 2641501 A "Quantum decoder" (published 2025-12-10) on hardware clustering over the decoding hypergraph G; IBM's bivariate-bicycle estate covers the code, not the decoder, and no Relay-BP family appears in any named database. No standards body addresses decoder interfaces.
Roadmaps & track record. IBM: (2025-06 · Relay-BP algorithm · delivered); (2025-10 · FPGA implementation · delivered); (2023 roadmap · Kookaburra qLDPC module for 2026 · slipped a year, undelivered) R[6]G. Riverlane: (2026-03 · teraquop decoding from 2033 · too early) CG. IBM's decoder software is on time twice over; the hardware it decodes is not.
Strategic reading. If Relay-BP holds up, IBM removes the strongest objection to qLDPC — that its decoder cannot run in real time — and the ~10× qubit saving over the surface code becomes bankable, hurting surface-code-shaped roadmaps and helping whoever can build degree-6 connectivity. If not, matching decoders keep the field. Decoding is becoming a component business with no dedicated supplier: two FPGA vendors, one GPU vendor pushing an alternative, no merchant ASIC. Bargaining power stays with the QPU vendor that picks the code.
Open niche: no decoder in this layer has been benchmarked against live device noise — leakage, correlated bursts, drifting detector priors — and none publishes latency distributions, only means. A replay service streaming recorded syndrome traces through each vendor's decoder, reporting tail latency and accuracy under real noise, is an open niche with no incumbent.
Outlook & open questions
Falsifiable (12–24 months): confirm if Kookaburra ships and a gross-code memory is decoded in real time by end-2027; demote if Relay-BP has consumed no hardware syndrome by then. Best case 2029: Relay-BP-class decoding inside IBM's Starling stack at the demonstrated latency. Worst case: gross-code hardware keeps slipping and GPU or matching decoders take the installed base. Open questions: the 99.9th-percentile latency rather than the mean; whether accuracy survives leakage and correlated bursts; whether anyone builds a decoder ASIC. Watch: Kookaburra delivery, any live-syndrome decode, the first latency histogram.
Sources
[1] Maurer, T., Bühler, M., Kröner, M., Haverkamp, F., Müller, T., Vandeth, D., Johnson, B.R. (IBM) · "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs" · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[2] Müller, T., Alexander, T., Beverland, M.E., Bühler, M., Johnson, B.R., Maurer, T., Vandeth, D. (IBM) · "Improved belief propagation is sufficient for real-time decoding of quantum memory" · arXiv:2506.01779 · 2025-06-02 (rev. 2025-08-22) — https://arxiv.org/abs/2506.01779
[3] Bravyi, S., Cross, A.W., Gambetta, J.M., Maslov, D., Rall, P., Yoder, T.J. (IBM) · "High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory" ([[144,12,12]] gross code) · Nature 627, 778 · 2024-03-27 — https://arxiv.org/abs/2308.07915
[4] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[5] Tham, Goldman, Debnath, Nielsen, Pisenti, Wright, Gamble, Delfosse (IonQ) · "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 — https://arxiv.org/abs/2606.06455
[6] IBM · Quantum development roadmap (Kookaburra 2026, not delivered as of 2026-09) R — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[7] Riverlane C · "Riverlane raises $75 million…" · press release · 2024-08-06 — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[8] Qblox / Riverlane C · "Qblox and Riverlane demonstrate integration enabling real-time quantum error correction" · press release · 2026-03-17 — https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[9] Altera / Silver Lake / Intel G · "Altera becomes leading independent FPGA company with $8.75B investment from Silver Lake" · press release · 2025-04-14 — https://www.altera.com/newsroom/news/press-release/altera-silver-lake
[10] HPCwire P · "IBM touts affordable quantum error correction on AMD FPGAs" · 2025-10-28 — https://www.hpcwire.com/2025/10/28/ibm-touts-affordable-quantum-error-correction-on-amd-fpgas/
[11] DARPA G · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Open verification items
Neither abstract states the FPGA part, LUT/memory usage or arithmetic precision; the AMD attribution rests on trade press [10], whose page could not be retrieved (redirect loop).
No latency distribution or tail percentile is published for Relay-BP — only the average.
Riverlane's Series C is stated as 75 M in the 2024 release and 85 M in its 2026-03 roadmap release G.
Relay-BP для qLDPC (FPGA)
Распространение доверия (belief propagation) с разупорядоченными, частично отрицательными силами памяти, сцепленное в эстафетные участки и декодирующее синдромы qLDPC двумерно-циклического (bivariate-bicycle) семейства за 24 ns на итерацию на FPGA.
Вердикт. Снимает постпроцессор OSD, из-за которого декодирование qLDPC не было декодированием реального времени: 24 ns на итерацию и в среднем менее 1 µs на цикл на FPGA. На живых синдромах не запускался ни разу — по состоянию на 2026-09-04 памяти на gross-коде не существует ни на одном QPU.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Распространение доверия, в котором каждый переменный узел несёт собственную силу памяти — коэффициент затухания, взятый из разупорядоченного распределения, обязательно включающего отрицательные значения, — а само декодирование выполняется как цепочка эстафетных участков, каждый из которых стартует заново с сообщений предыдущего. Метод представлен IBM (Müller, Alexander, Beverland, Bühler, Johnson, Maurer, Vandeth) 2025-06-02 D[2]; вторая команда IBM перенесла его на FPGA 2025-10-24 для gross-кода [[144,12,12]] D[1]G. Координаты: d = физической связности нет, это внекристальный классический блок; e/f/g = модальности управления нет, исправляет паулиевские ошибки, производства нет — прошивка (bitstream) FPGA (запись графа).
Физика и пределы
Предел здесь — бюджет «точность против задержки», а не физический. Обычное BP застревает на вырожденных стабилизаторных кодах — различные конфигурации ошибок имеют одинаковое правдоподобие, поэтому сообщения осциллируют и скатываются в ловушечные множества, — а штатное средство, постобработка по упорядоченным статистикам (OSD), обходится в зависящую от данных цену, которую петля реального времени не переваривает. Заявление Relay-BP состоит в том, что разупорядоченные силы памяти ломают ровно ту симметрию, которая застопоривает BP, и постпроцессор становится ненужным; в статье указано, что распределение, содержащее отрицательные значения, обязательно D[2].
Это покупает задержку: 24 ns на итерацию BP и среднее время декодирования на цикл менее 1 µs при вероятностях физической ошибки ниже 3×10⁻³ D[1]. Риск сидит именно в слове «среднее»: число итераций зависит от данных, поэтому у распределения задержки есть хвост, и декодер, которому подают поток с фиксированной скоростью при сверхпроводниковом цикле 1.1 µs, вынужден буферизовать, причём очередь не деградирует плавно, а расходится, если этот хвост достаточно часто превышает время цикла. Ни в одной из двух статей не приводится ничего, кроме среднего. Вторая граница — сама частота ошибок: выше 3×10⁻³ число итераций растёт, так что свойство реального времени обусловлено тем, что оборудование уже достаточно хорошее. Что сдвигает эту границу: ASIC либо оконная обработка, фиксирующая ранние циклы, пока поздние ещё сходятся.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-06 | Relay-BP обходит BP+OSD+CS-10 на двумерно-циклических кодах, на уровне класса паросочетания на поверхностных кодах | IBM | D[2] |
| 2025-10 | FPGA: 24 ns на итерацию, в среднем < 1 µs на цикл при p < 3×10⁻³, синдромы смоделированы | IBM | D[1]G |
| 2025-12 | Local Clustering Decoder: < 1 µs на раунд вплоть до d=17 при ≈6% LUT кристалла Xilinx VU19P | Riverlane | D[4]G |
Оба результата на FPGA получены на моделировании: память на gross-коде не работала ни на одном QPU, поэтому Relay-BP ни разу не обработал аппаратный синдром D[6]. Целевой код — [[144,12,12]] от IBM, 288 физических кубитов при пороге 0.8% на графе Таннера степени 6 D[3]G; единственная точка безубыточности по qLDPC где бы то ни было — ионная память [[18,4,3]] у IonQ с постселекцией по утечке D[5]G.
Производство, материалы и цепочка поставок
Технологического процесса нет: поставляется прошивка, а цепочка поставок — рыночный кремний FPGA, дуополия, перестроенная в 2025 г., когда Intel продала 51% Altera фонду Silver Lake при оценке 8.75 B, получив ~4.46 B и сохранив 49% G[9]. Все названные здесь декодеры реального времени работают на кристаллах AMD (LCD от Riverlane — на VU19P D[4]), а по IBM отраслевая пресса указывает AMD, но её страница не загружается P[10]G. Отдельной категории экспортного контроля под декодеры по состоянию на 2026-09-04 не существует.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Декодер ничем не управляет; его нагрузка — полоса передачи синдромов и объединение входов. Один gross-модуль — это 144 информационных плюс 144 проверочных кубита, поэтому цикл даёт 144 бита, то есть ~0.14 Gbit/s на модуль при цикле 1 µs S[3]. При наивном масштабировании 10⁴ физических кубитов дают ~5 Gbit/s, а 10⁶ — ~0.5 Tbit/s при фиксированной скорости: стена не в арифметике BP, а в том, чтобы вывести биты из криостата в достаточное число параллельных экземпляров.
Роль в стеке
Он требует семейства qLDPC bivariate-bicycle/gross и замещает паросочетание минимального веса; в графе технологий он помечен как хаб, дотягивающийся до сверхпроводникового пути, ионного пути с электронными гейтами и фотонного пути с непрерывными переменными. Вклад в производный такт: < 1.0 µs на цикл (2 знач. цифры) — первый декодерный показатель, укладывающийся в сверхпроводниковый цикл 1.1 µs без офлайнового прохода D[1][8]. Переключение стоит смены кода, а не смены платы: gross-кодам нужны дальнодействующие элементы связи (каплеры) степени 6, которые IBM показала лишь как отдельные компоненты, тогда как LCD исходит из решётки ближайших соседей, уже имеющейся в оборудовании D[4]G. Соседний пустой слот: рыночная декодерная ASIC.
Верификация (QCVV)
Все заголовочные цифры получены на смоделированных синдромах при модели шума, в которой нет ни утечки, ни коррелированных всплесков, — а это доминирующие члены на реальном приборе D[6]. Ни одна независимая группа ни одну из этих цифр не воспроизвела, а LCD от Riverlane использует другой код и другую FPGA, так что эти два результата несоизмеримы D[4].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | Разработчик | США | Изобрела Relay-BP и построила FPGA-реализацию для своего gross-кода | D[1][2] |
| AMD | Поставщик | США | Кремний FPGA Xilinx под демонстрацией IBM и под большинством конкурирующих декодеров | P[10]G |
| Altera | Поставщик | США | Единственный другой рыночный источник FPGA верхнего класса; с 2025 г. 51% у Silver Lake | G[9] |
| Riverlane | Разработчик | Великобритания | Конкурирующий FPGA-декодер для поверхностного кода, продаётся как продукт | D[4]G |
| DARPA | Регулятор | США | QBI Stage B финансирует программу отказоустойчивости IBM, которой это служит | G[11]G |
Деньги. 2024-08-06 · Riverlane · Series C · 75 M (в её дорожной карте 2026 г. указано 85 M — расхождение не устранено) · ведущий инвестор Planet First Partners · закрыт C[7]G. 2025-04-14 · Intel/Silver Lake · 51% Altera при оценке 8.75 B, ~4.46 B в пользу Intel · объявлено G[9]. 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, до $15 M на команду, IBM — единственный трансмонный производитель · присуждено G[11]G. У самого Relay-BP нет ни раунда, ни гранта, ни лицензии: по состоянию на 2026-09-04 это внутренняя разработка IBM.
Рынок и цепочка поставок. Декодирование продаётся как встроенная прошивка, а не как кремний: Riverlane продаёт Deltaflow CG, IBM поставляет Relay-BP внутри собственного стека. Риск концентрации — в поставках FPGA: два поставщика, один из которых недавно перешёл под контроль фонда прямых инвестиций G[9]. Экспозиция по целям узкая, только G3 и G4: декодер реального времени ничего не стоит, пока он не понадобился какому-то коду, поэтому готовность платить — это производители, страхующие собственные дорожные карты 2027–2029 гг.
ИС и стандарты. Riverlane владеет GB 2641501 A «Quantum decoder» (опубликован 2025-12-10) на аппаратную кластеризацию по гиперграфу декодирования G; патентный портфель IBM по bivariate-bicycle покрывает код, а не декодер, и семейства по Relay-BP нет ни в одной названной базе. Интерфейсами декодеров не занимается ни один орган стандартизации.
Дорожные карты и послужной список. IBM: (2025-06 · алгоритм Relay-BP · выполнено); (2025-10 · реализация на FPGA · выполнено); (дорожная карта 2023 г. · модуль qLDPC Kookaburra на 2026 г. · сдвиг на год, не поставлен) R[6]G. Riverlane: (2026-03 · teraquop-декодирование с 2033 г. · судить слишком рано) CG. Декодерное ПО IBM дважды сдано в срок; оборудование, которое оно декодирует, — нет.
Стратегическое прочтение. Если Relay-BP выдержит проверку, IBM снимает сильнейшее возражение против qLDPC — что его декодер не может работать в реальном времени, — и экономия примерно в 10× по кубитам относительно поверхностного кода становится залоговой, что бьёт по дорожным картам, скроенным под поверхностный код, и помогает тому, кто сумеет построить связность степени 6. Если не выдержит, поле остаётся за декодерами на паросочетании. Декодирование превращается в компонентный бизнес без выделенного поставщика: два производителя FPGA, один производитель GPU, продвигающий альтернативу, и ни одной рыночной ASIC. Переговорная сила остаётся у производителя QPU, который выбирает код.
Открытая ниша: ни один декодер этого слоя не проверялся на живом приборном шуме — утечка, коррелированные всплески, дрейфующие априорные вероятности детекторов, — и ни один не публикует распределения задержки, только средние. Сервис воспроизведения, прогоняющий записанные трассы синдромов через декодер каждого поставщика и сообщающий хвостовую задержку и точность при реальном шуме, — открытая ниша, в которой никто не занял место.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо (12–24 месяца): подтвердить, если Kookaburra будет поставлен и память на gross-коде будет декодирована в реальном времени до конца 2027 г.; понизить, если к тому же сроку Relay-BP не обработает ни одного аппаратного синдрома. Лучший случай к 2029 г.: декодирование класса Relay-BP внутри стека IBM Starling с продемонстрированной задержкой. Худший случай: оборудование под gross-код продолжает сдвигаться, а установленную базу забирают декодеры на GPU или на паросочетании. Открытые вопросы: задержка на уровне 99.9-го процентиля, а не среднее; выживает ли точность при утечке и коррелированных всплесках; построит ли кто-нибудь декодерную ASIC. За чем следить: поставка Kookaburra, любое декодирование живого синдрома, первая гистограмма задержки.
Источники
[1] Maurer, T., Bühler, M., Kröner, M., Haverkamp, F., Müller, T., Vandeth, D., Johnson, B.R. (IBM) · "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs" · arXiv:2510.21600 · 2025-10-24 — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[2] Müller, T., Alexander, T., Beverland, M.E., Bühler, M., Johnson, B.R., Maurer, T., Vandeth, D. (IBM) · "Improved belief propagation is sufficient for real-time decoding of quantum memory" · arXiv:2506.01779 · 2025-06-02 (rev. 2025-08-22) — https://arxiv.org/abs/2506.01779
[3] Bravyi, S., Cross, A.W., Gambetta, J.M., Maslov, D., Rall, P., Yoder, T.J. (IBM) · "High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory" ([[144,12,12]] gross code) · Nature 627, 778 · 2024-03-27 — https://arxiv.org/abs/2308.07915
[4] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[5] Tham, Goldman, Debnath, Nielsen, Pisenti, Wright, Gamble, Delfosse (IonQ) · "Breakeven demonstration of quantum low-density parity-check codes" · arXiv:2606.06455 · 2026-06-04 — https://arxiv.org/abs/2606.06455
[6] IBM · Quantum development roadmap (Kookaburra 2026, not delivered as of 2026-09) R — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/
[7] Riverlane C · "Riverlane raises $75 million…" · press release · 2024-08-06 — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[8] Qblox / Riverlane C · "Qblox and Riverlane demonstrate integration enabling real-time quantum error correction" · press release · 2026-03-17 — https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[9] Altera / Silver Lake / Intel G · "Altera becomes leading independent FPGA company with $8.75B investment from Silver Lake" · press release · 2025-04-14 — https://www.altera.com/newsroom/news/press-release/altera-silver-lake
[10] HPCwire P · "IBM touts affordable quantum error correction on AMD FPGAs" · 2025-10-28 — https://www.hpcwire.com/2025/10/28/ibm-touts-affordable-quantum-error-correction-on-amd-fpgas/
[11] DARPA G · Quantum Benchmarking Initiative, Stage B selection · 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Открытые пункты верификации
Ни в одной из аннотаций не указаны ни конкретный кристалл FPGA, ни расход LUT/памяти, ни разрядность арифметики; отнесение к AMD опирается на отраслевую прессу [10], страница которой не загружается (цикл переадресаций).
Для Relay-BP не опубликовано ни распределения задержки, ни хвостовых процентилей — только среднее.
Раунд Series C у Riverlane указан как 75 M в релизе 2024 г. и как 85 M в релизе дорожной карты от 2026-03 G.
Cryogenic / on-chip decoder (SFQ, cryo-CMOS)
Syndrome decoding or pre-decoding executed inside the cryostat — SFQ logic at millikelvin, CMOS at 4 K — instead of at room temperature.
Verdict. Four design studies, zero silicon as of 4 Sep 2026. Room-temperature FPGA decoders meet the 1.1 µs superconducting cycle, so only feedthrough count at 10⁴+ qubits can force this node into existence.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
A cryogenic decoder evaluates the syndrome-to-correction map inside the refrigerator instead of shipping every syndrome bit up the harness. Two substrates compete: single-flux-quantum (SFQ) logic switching quantised flux pulses at tens of GHz at millikelvin, and CMOS characterised at 4 K. The lineage is architectural: a per-qubit SFQ decoder in 2020 S[2], an online SFQ surface-code decoder in 2021 S[1], then in 2025–26 an inversion — compressing syndromes at 4 K rather than decoding them S[3]S[4].
- Control and placement: cold digital logic at the millikelvin or 4 K stage.
- Manufacturing: Nb multilayer lithography or 4 K-characterised CMOS; no decoder-specific process exists.
Physics & limits
The limit is thermal bookkeeping. An SFQ junction transition dissipates of order I_cΦ₀ ≈ 10⁻¹⁹ J, so a 10⁵-junction decoder at 2 GHz sits in the tens of µW — 2.78 µW is the published point S[1] — against a dilution unit delivering hundreds of µW at 100 mK. Cryo-CMOS trades that for a ≈2 W plant at 4 K S[11], of which one design spends 1.5 W to serve 2,668 logical qubits at d = 21 S[3]. Neither floor is fundamental: it is allocation against a budget control already claims, moved only by adiabatic flux-parametron logic. The dominant failure mode is not a Pauli error — a decoder whose throughput falls below the syndrome rate accumulates unbounded backlog, so latency and bandwidth set the design. SFQ near the qubit die adds a second mechanism: pulse edges radiate, and photon-mediated quasiparticle poisoning measured 1.2(1)% error per Clifford on a separate-die SFQ driver that switches far less than a decoder would DG.
Engineering state of the art
All decoder figures are post-synthesis; the last row is the nearest fabricated analogue.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2021-03 | SFQ surface-code decoder: 2.78 µW at 2 GHz, 1.0% threshold, d = 5–13 | Ueno et al. | S[1] |
| 2025-12 | 22 nm FDSOI predecoder at 4 K: 3,780.72× bandwidth cut, peak < 0.56 mW | Univ. Michigan | SS · 2025-12-10">G |
| 2026-06 | 22 nm FDSOI compressor at 4 K: 48× at d = 17, 14,238× combined, 100 ns/round | Univ. Michigan | SG |
| 2026-07 | Fabricated 4 K CMOS controller self-sequencing a d = 5 repetition code, ≤3.5 W | HRL Laboratories | DG |
The dominant budget term is classical: off-cryostat bandwidth and round-trip latency.
Manufacturing, materials & supply chain
Both cryo-CMOS designs run on 22 nm FDSOI characterised at 4 K, and both took that PDK from Semiwise Ltd (UK) S[4] — one small supplier between every academic group and a tape-out. GlobalFoundries' 22FDX is the volume path behind it CG. The SFQ path depends on SEEQC's multilayer Nb foundry in Elmsford NY DG, the only merchant line of its class. No yield or unit cost exists: nothing has taped out. ECCN 3A901.a covers CMOS ICs "designed to operate at" ≤4.5 K — design intent, not performance — so the layout is controlled pre-fabrication G.
Control, readout & I/O burden
The node exists to cut I/O. The superconducting QEC cycle is 1.1 µs D[12] and a distance-d logical qubit emits d²−1 syndrome bits per round — ≈0.4 Gb/s at d = 21. At 10³ physical qubits nothing binds — a local clustering decoder holds under 1 µs per round to d = 17 on a Xilinx VU19P using ≈6% of its LUTs DG, and exact FPGA matching averages 0.8 µs at d = 13 D[7]. The wall at 10⁴–10⁶ is mechanical before computational: feedthrough count, harness heat load, serialiser bandwidth crossing 4 K. Compression attacks that term.
Role in the stack
It requires millikelvin SFQ or 4 K cryo-CMOS control first, provides for nothing downstream, and blocks no one. It replaces room-temperature FPGA decoding: an FPGA is reprogrammable as codes and noise models change, a cold ASIC is fixed-function, competes with control for cold watts, and is export-controlled from the design file. The argument for an ASIC is supply-side: merchant high-end FPGAs are an AMD/Altera duopoly, one side private-equity-controlled since 2025 G. As a pre-decoder it adds ≈0.10 µs per round SG outside derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset, which stays ≈0.65 µs against the measured 1.1 µs cycle; only the cabling cost changes.
Verification (QCVV)
Every decoder number is post-synthesis power/performance/area on a cryo-characterised PDK plus vector simulation, syndromes drawn from noise models rather than a device; the 2025 predecoder is at least evaluated under circuit-level rather than code-capacity noise, and neither study is replicated outside an overlapping author set. Power per qubit at 4 K has no shared definition — 23 mW measured by IBM driving a two-qubit gate, against an "optimistic" 5 mW and sub-2 mW claims SG; only 23 mW is tied to a running gate. The repeated 367 ns FPGA matching latency comes from a repository with no code distance and no paper; the peer-reviewed figure is 0.8 µs at d = 13 D[7], used here.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| University of Michigan | Research | USA | Authored both cold predecoder and compressor designs | SS · 2025-12-10">G |
| SEEQC Inc. | Developer, supplier | USA | Nb foundry and millikelvin SFQ control; only credible SFQ host | DG |
| HRL Laboratories | Developer | USA | Only fabricated cold logic inside a QEC loop | DG |
| IBM | Developer, acquirer | USA | Cryo-CMOS flux-bias ASICs on 156 qubits; buying HRL | CG |
| Semiwise Ltd | Supplier | UK | Sole source of the 4 K 22 nm FDSOI PDK used | S[4] |
| Riverlane | Developer, rival | UK | Room-temperature FPGA decoding incumbent | DG |
| US Bureau of Industry and Security | Regulator | USA | Controls ≤4.5 K CMOS ICs by design intent | G |
Money. 2025-12/2026-06 · University of Michigan · DOE ARQC award DE-SC0025633, amount undisclosed · funds both studies · ongoing S[4]. 2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS letter of intent · 375 M USD · US Commerce · non-binding G. 2026-07-02 · SEEQC · S-1 for Nasdaq listing after a 2026-01-16 Allegro merger agreement · 75 M offering plus 65 M PIPE at ~1 B enterprise value · filed, not closed G[14]; the Allegro SPAC merger itself was terminated 2026-08-25 G. 2026-07-23 · IBM · acquisition of HRL Laboratories · terms undisclosed · announced CG. No programme funds cryogenic decoding directly.
Market & supply chain. Nobody sells this. The enabling goods sit one layer down: cryo-PDKs, 22FDX capacity, Nb multilayer runs, and the racks a cold decoder would displace. Concentration is severe at both ends; no unit economics are quotable. Only G4 pays for this.
IP & standards. No patent family specific to cryogenic decoding was found in a named dated database. The nearest is Riverlane's GB 2641501 A "Quantum decoder" (published 2025-12-10), claiming room-temperature hardware clustering G. No standard exists for a syndrome interface across the 4 K boundary; NVIDIA's NVQLink standardises the warm side instead.
Roadmaps & track record. Michigan predecoder and compressor (2025-12-10, 2026-06-29 · no tape-out date · design-only as of 4 Sep 2026) — real PDK data, no fabrication commitment. SEEQC SFQ control (peer-reviewed 2026-03-10 · decode absent from its roadmap) — the only actor with process and listing proceeds to fund a tape-out. IBM cryo-CMOS control (abstracts 2026-03-16 · no preprint) — unproven at publication standard.
Strategic reading. If cold decoding works the winners already own cold silicon and cooling budget — SEEQC on SFQ, IBM/HRL and GlobalFoundries on CMOS — because decode folds into a chip they ship anyway. Losers are standalone decoder vendors whose value is reprogrammability, and accelerator vendors betting decode migrates to GPUs over a warm link. Bargaining power sits with the substrate owner.
Open niche: a small QCVV/SFQ group could take the measurement neither study has — decoder latency, power and backlog driven by real device syndromes rather than sampled noise — and characterise cold decode logic against the poisoning channel that damaged early SFQ control fidelity.
Outlook & open questions
Confirm by 2028 if any cryogenic predecoder tapes out with measured silicon; demote if the 2027 literature is still post-synthesis. Best case 2029: a compressor at 4 K inside a QBI-adjacent system absorbs syndrome traffic before the harness. Worst case: room-temperature decoding scales with qLDPC codes and faster links. Open questions: which power baseline should size a cold decoder; can decode logic share a stage with control without reintroducing quasiparticle poisoning; does any platform hit the feedthrough wall before 10⁴ qubits. Watch the SEEQC listing and IBM's post-HRL roadmap.
Sources
[1] Ueno, Kondo, Tanaka, Suzuki, Tabuchi · "QECOOL: On-Line Quantum Error Correction with a Superconducting Decoder for Surface Code" · DAC 2021, arXiv:2103.14209 · 2021-03-25 S — https://arxiv.org/abs/2103.14209
[2] Holmes, Jokar, Pasandi, Ding, Pedram, Chong · "NISQ+: Boosting quantum computing power by approximating quantum error correction" · ISCA 2020, arXiv:2004.04794 · 2020-04-09 S — https://arxiv.org/abs/2004.04794
[3] Knapen, Tao, Mack, Bruno, Sylvester, Zhang, Ravi, Saligane (Univ. Michigan) · "Pinball: A Cryogenic Predecoder for Surface Code Decoding Under Circuit-Level Noise" · HPCA 2026, arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 S — https://arxiv.org/abs/2512.09807
[4] Tao, Knapen, Mack, Ravi, Zhang, Sylvester (Michigan), Saligane (Brown) · "CryoZip: An Efficient Cryogenic Compressor for Quantum Error Correction Syndromes" · arXiv:2606.30805 · 2026-06-29 S — https://arxiv.org/html/2606.30805v1
[5] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC) · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 D — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[6] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[7] Wu, Liyanage, Zhong (Yale) · "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction" · ASPLOS 2025, arXiv:2502.14787 · 2025-02-20 D — https://arxiv.org/abs/2502.14787
[8] HRL Laboratories · 18-qubit exchange-only SiGe processor with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-07-29 D — https://arxiv.org/abs/2604.16216
[9] US Bureau of Industry and Security · interim final rule creating ECCN 3A901.a (cryogenic CMOS ≤4.5 K) · Federal Register · 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[10] Liu, Ballard, Olaya, Schmidt, Biesecker et al. · quasiparticle poisoning of an SFQ driver · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07-24 D — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310
[11] Kawabata et al. · 4 K resource review (power per qubit, plant capacities) · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 S — https://arxiv.org/abs/2601.03922
[12] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (1.1 µs QEC cycle) · Nature 638, 920 · 2024-12-09 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[13] SEEQC · S-1 registration statement for a proposed Nasdaq offering · BusinessWire · 2026-07-02 P — https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering
[14] SEEQC / Allegro Merger Corp. · registration statement: 65 M PIPE, 75 M offering, up to 6,434,293 shares · SEC EDGAR · 2026-05-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026061108/ea0278139-04.htm
[15] IBM Newsroom · "IBM to Acquire HRL Laboratories" · 2026-07-23 C — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[16] GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions" ($375 M CHIPS LOI) · 2026-05-21 C — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
[17] Quantum Machines · Series C press release ($170 M, 2025-02-25, PSG Equity lead) C — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
Open verification items
DOE ARQC award DE-SC0025633 is acknowledged in the CryoZip paper but no dollar amount appears in any source consulted; treated as unquantified.
SEEQC's revenue and cash position are not in the registration statement, and the listing had not closed as of 4 Sep 2026.
4 K power per qubit remains unresolved (23 mW vs 5 mW vs sub-2 mW); every cold-decoder power comparison inherits the ambiguity.
No patent family specific to cryogenic decoding located in a named dated database; absence of evidence only.
Криогенный / расположенный на кристалле декодер (SFQ, cryo-CMOS)
Декодирование синдрома или его предварительное декодирование выполняется внутри криостата — логика SFQ при милликельвинах, CMOS при 4 K — вместо комнатной температуры.
Вердикт. Четыре проектных исследования и ноль кремния по состоянию на 4 сентября 2026 г. Декодеры на FPGA при комнатной температуре укладываются в сверхпроводниковый цикл 1.1 µs, поэтому вызвать этот узел к жизни способно только число вводов при 10⁴+ кубитах.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Криогенный декодер вычисляет отображение «синдром → коррекция» внутри рефрижератора, вместо того чтобы гнать каждый бит синдрома наверх по жгуту. Конкурируют две подложки: логика на одиночных квантах магнитного потока (SFQ), переключающая квантованные импульсы потока на десятках GHz при милликельвинах, и CMOS, охарактеризованная при 4 K. Происхождение здесь архитектурное: SFQ-декодер на каждый кубит в 2020 г. S[2], онлайновый SFQ-декодер поверхностного кода в 2021 г. S[1], затем в 2025–26 гг. инверсия подхода — сжимать синдромы при 4 K, а не декодировать их S[3]S[4].
- Управление и размещение: холодная цифровая логика на милликельвиновой ступени или на ступени 4 K.
- Производство: многослойная Nb-литография либо CMOS, охарактеризованная при 4 K; процесса, специфичного для декодера, не существует.
Физика и пределы
Ограничение здесь — тепловая бухгалтерия. Одно переключение SFQ-перехода рассеивает величину порядка I_cΦ₀ ≈ 10⁻¹⁹ J, поэтому декодер на 10⁵ переходов при 2 GHz укладывается в десятки µW — опубликованная точка составляет 2.78 µW S[1] — против рефрижератора растворения, отдающего сотни µW при 100 mK. Cryo-CMOS меняет это на установку ≈2 W при 4 K S[11], из которых один проект тратит 1.5 W на обслуживание 2,668 логических кубитов при d = 21 S[3]. Ни один из этих пределов не фундаментален: это распределение внутри бюджета, на который уже претендует управление, и сдвинуть его способна разве что логика на адиабатическом потоковом параметроне. Доминирующий режим отказа — не паулиевская ошибка: декодер, чья пропускная способность падает ниже темпа поступления синдромов, накапливает неограниченную очередь, поэтому конструкцию задают задержка и полоса. SFQ вблизи кубитного кристалла добавляет второй механизм: фронты импульсов излучают, и опосредованное фотонами отравление квазичастицами дало измеренную ошибку 1.2(1)% на клиффордовскую операцию для SFQ-драйвера на отдельном кристалле, который переключается несравнимо реже, чем переключался бы декодер DG.
Инженерное состояние (state of the art)
Все цифры по декодерам получены после синтеза; последняя строка — ближайший реально изготовленный аналог.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2021-03 | SFQ-декодер поверхностного кода: 2.78 µW при 2 GHz, порог 1.0%, d = 5–13 | Ueno et al. | S[1] |
| 2025-12 | Предекодер 22 nm FDSOI при 4 K: сокращение полосы в 3,780.72×, пик < 0.56 mW | Univ. Michigan | SS · 2025-12-10">G |
| 2026-06 | Компрессор 22 nm FDSOI при 4 K: 48× при d = 17, 14,238× суммарно, 100 ns на раунд | Univ. Michigan | SG |
| 2026-07 | Изготовленный CMOS-контроллер на 4 K, самостоятельно секвенирующий код повторения d = 5, ≤3.5 W | HRL Laboratories | DG |
Доминирующий член бюджета — классический: полоса на выходе из криостата и задержка кругового обхода.
Производство, материалы и цепочка поставок
Оба проекта на cryo-CMOS исполнены в 22 nm FDSOI, охарактеризованном при 4 K, и оба взяли этот PDK у Semiwise Ltd (Великобритания) S[4] — один небольшой поставщик стоит между каждой академической группой и tape-out. За ним стоит объёмный маршрут 22FDX от GlobalFoundries CG. Путь SFQ зависит от многослойной ниобиевой фабрики SEEQC в Elmsford NY DG — единственной коммерческой линии своего класса. Ни выхода годных, ни удельной стоимости не существует: tape-out не сделан ни разу. ECCN 3A901.a покрывает CMOS-микросхемы, «спроектированные для работы при» ≤4.5 K — то есть по замыслу конструкции, а не по достигнутым характеристикам, — так что топология контролируется ещё до изготовления G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Узел существует ради сокращения ввода-вывода. Сверхпроводниковый цикл QEC равен 1.1 µs D[12], а логический кубит расстояния d выдаёт d²−1 бит синдрома за раунд — это ≈0.4 Gb/s при d = 21. При 10³ физических кубитах не связывает ничто: декодер локальной кластеризации держится ниже 1 µs на раунд вплоть до d = 17 на Xilinx VU19P, занимая ≈6% его LUT DG, а точное паросочетание на FPGA даёт в среднем 0.8 µs при d = 13 D[7]. Стена на 10⁴–10⁶ имеет механическую природу раньше, чем вычислительную: число вводов, тепловая нагрузка жгута, полоса сериализатора, пересекающего границу 4 K. Именно этот член и атакует сжатие.
Роль в стеке
Узел требует сначала SFQ-управления при милликельвинах или cryo-CMOS-управления при 4 K, ничего не обеспечивает ниже по стеку и никого не блокирует. Он заменяет декодирование на FPGA при комнатной температуре: FPGA перепрограммируется по мере смены кодов и моделей шума, тогда как холодная ASIC имеет фиксированную функцию, конкурирует с управлением за холодные ватты и подпадает под экспортный контроль уже на уровне файла проекта. Аргумент в пользу ASIC лежит на стороне предложения: коммерческие FPGA верхнего уровня — это дуополия AMD/Altera, одна сторона которой с 2025 г. контролируется фондом прямых инвестиций G. В роли предекодера узел добавляет ≈0.10 µs на раунд SG вне производного такта = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс, который остаётся ≈0.65 µs против измеренного цикла 1.1 µs; меняется только стоимость кабельной части.
Верификация (QCVV)
Каждая цифра по декодерам — это послесинтезная оценка мощности, быстродействия и площади на криогенно охарактеризованном PDK плюс векторное моделирование, причём синдромы берутся из моделей шума, а не с реального устройства; предекодер 2025 г. по крайней мере оценивался при шуме уровня схемы, а не при шуме уровня ёмкости кода, и ни одно из этих исследований не воспроизведено вне пересекающегося круга авторов. У удельной мощности на кубит при 4 K нет общего определения: 23 mW измерены IBM при исполнении двухкубитного гейта против «оптимистичных» 5 mW и заявок ниже 2 mW SG; только 23 mW привязаны к реально исполняемому гейту. Многократно повторяемая задержка паросочетания на FPGA в 367 ns происходит из репозитория, где не указаны ни кодовое расстояние, ни статья; рецензированная цифра — 0.8 µs при d = 13 D[7], она здесь и используется.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| University of Michigan | Исследования | США | Авторы обоих проектов — холодного предекодера и компрессора | SS · 2025-12-10">G |
| SEEQC Inc. | Разработчик, поставщик | США | Ниобиевая фабрика и SFQ-управление при милликельвинах; единственный убедительный носитель SFQ | DG |
| HRL Laboratories | Разработчик | США | Единственная реально изготовленная холодная логика внутри петли QEC | DG |
| IBM | Разработчик, покупатель | США | Cryo-CMOS ASIC смещения по потоку на 156 кубитов; покупает HRL | CG |
| Semiwise Ltd | Поставщик | Великобритания | Единственный источник используемого PDK 22 nm FDSOI для 4 K | S[4] |
| Riverlane | Разработчик, конкурент | Великобритания | Действующий игрок в декодировании на FPGA при комнатной температуре | DG |
| US Bureau of Industry and Security | Регулятор | США | Контролирует CMOS-микросхемы для ≤4.5 K по замыслу конструкции | G |
Деньги. 2025-12/2026-06 · University of Michigan · грант DOE ARQC DE-SC0025633, сумма не раскрыта · финансирует оба исследования · продолжается S[4]. 2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS · 375 M USD · Министерство торговли США · необязывающее G. 2026-07-02 · SEEQC · форма S-1 для листинга на Nasdaq после соглашения о слиянии с Allegro от 2026-01-16 · размещение на 75 M плюс PIPE на 65 M при стоимости бизнеса ~1 B · подано, не закрыто G[14]; само SPAC-слияние с Allegro расторгнуто 2026-08-25 G. 2026-07-23 · IBM · приобретение HRL Laboratories · условия не раскрыты · объявлено CG. Ни одна программа не финансирует криогенное декодирование напрямую.
Рынок и цепочка поставок. Этого никто не продаёт. Обеспечивающие товары лежат слоем ниже: криогенные PDK, мощности 22FDX, прогоны многослойного Nb и те стойки, которые холодный декодер вытеснил бы. Концентрация тяжёлая с обоих концов; удельную экономику привести нечем. Платит за это только G4.
ИС и стандарты. Патентного семейства, специфичного именно для криогенного декодирования, в поименованной датированной базе не найдено. Ближайшее — GB 2641501 A "Quantum decoder" компании Riverlane (опубликован 2025-12-10), где заявлена аппаратная кластеризация при комнатной температуре G. Стандарта на интерфейс передачи синдрома через границу 4 K не существует; NVQLink от NVIDIA стандартизует вместо этого тёплую сторону.
Дорожные карты и послужной список. Предекодер и компрессор Michigan (2025-12-10, 2026-06-29 · дата tape-out не назначена · по состоянию на 4 сентября 2026 г. только проект) — реальные данные PDK, но никаких обязательств по изготовлению. SFQ-управление SEEQC (рецензированная публикация 2026-03-10 · декодирование в дорожной карте отсутствует) — единственный актор, у которого есть и процесс, и поступления от листинга, чтобы профинансировать tape-out. Cryo-CMOS-управление IBM (тезисы 2026-03-16 · препринта нет) — не доказано на уровне публикационного стандарта.
Стратегическое прочтение. Если холодное декодирование заработает, победители уже владеют холодным кремнием и бюджетом охлаждения — SEEQC на SFQ, IBM/HRL и GlobalFoundries на CMOS, — потому что декодирование сворачивается в чип, который они и так поставляют. Проигрывают самостоятельные поставщики декодеров, чья ценность в перепрограммируемости, и поставщики ускорителей, ставящие на то, что декодирование переедет на GPU по тёплому каналу. Переговорная сила у владельца подложки.
Открытая ниша: небольшая группа по QCVV/SFQ могла бы выполнить измерение, которого нет ни в одном из этих исследований, — задержка, мощность и накопление очереди декодера при подаче синдромов от реального устройства, а не из выборки модельного шума, — и охарактеризовать холодную декодирующую логику против того канала отравления, который в своё время испортил точность раннего SFQ-управления.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028 г., если хоть один криогенный предекодер пройдёт tape-out и даст измеренный кремний; понизить, если литература 2027 г. останется на уровне послесинтезных оценок. Лучший случай на 2029 г.: компрессор при 4 K внутри системы, близкой к QBI, поглощает поток синдромов ещё до жгута. Худший случай: декодирование при комнатной температуре масштабируется вместе с кодами qLDPC и более быстрыми каналами. Открытые вопросы: какая базовая величина мощности должна задавать размер холодного декодера; может ли декодирующая логика делить ступень с управлением, не возвращая отравление квазичастицами; упрётся ли хоть одна платформа в стену по вводам раньше 10⁴ кубитов. Следить за листингом SEEQC и за дорожной картой IBM после покупки HRL.
Источники
[1] Ueno, Kondo, Tanaka, Suzuki, Tabuchi · "QECOOL: On-Line Quantum Error Correction with a Superconducting Decoder for Surface Code" · DAC 2021, arXiv:2103.14209 · 2021-03-25 S — https://arxiv.org/abs/2103.14209
[2] Holmes, Jokar, Pasandi, Ding, Pedram, Chong · "NISQ+: Boosting quantum computing power by approximating quantum error correction" · ISCA 2020, arXiv:2004.04794 · 2020-04-09 S — https://arxiv.org/abs/2004.04794
[3] Knapen, Tao, Mack, Bruno, Sylvester, Zhang, Ravi, Saligane (Univ. Michigan) · "Pinball: A Cryogenic Predecoder for Surface Code Decoding Under Circuit-Level Noise" · HPCA 2026, arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 S — https://arxiv.org/abs/2512.09807
[4] Tao, Knapen, Mack, Ravi, Zhang, Sylvester (Michigan), Saligane (Brown) · "CryoZip: An Efficient Cryogenic Compressor for Quantum Error Correction Syndromes" · arXiv:2606.30805 · 2026-06-29 S — https://arxiv.org/html/2606.30805v1
[5] Jordan, Bernhardt, Rahamim, Kirichenko et al. (SEEQC) · "A quantum computer controlled by superconducting digital electronics at millikelvin temperature" · Nature Electronics · 2026-03-10 D — https://www.nature.com/articles/s41928-026-01576-6
[6] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane) · "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code" · Nature Communications 16, 11048 · 2025-12-17 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[7] Wu, Liyanage, Zhong (Yale) · "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction" · ASPLOS 2025, arXiv:2502.14787 · 2025-02-20 D — https://arxiv.org/abs/2502.14787
[8] HRL Laboratories · 18-qubit exchange-only SiGe processor with a 4 K cryo-CMOS controller · arXiv:2604.16216; Nature · 2026-07-29 D — https://arxiv.org/abs/2604.16216
[9] US Bureau of Industry and Security · interim final rule creating ECCN 3A901.a (cryogenic CMOS ≤4.5 K) · Federal Register · 2024-09-06 G — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent
[10] Liu, Ballard, Olaya, Schmidt, Biesecker et al. · quasiparticle poisoning of an SFQ driver · PRX Quantum 4, 030310 · 2023-07-24 D — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030310
[11] Kawabata et al. · 4 K resource review (power per qubit, plant capacities) · arXiv:2601.03922 · 2026-01-08 S — https://arxiv.org/abs/2601.03922
[12] Google Quantum AI · "Quantum error correction below the surface code threshold" (1.1 µs QEC cycle) · Nature 638, 920 · 2024-12-09 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[13] SEEQC · S-1 registration statement for a proposed Nasdaq offering · BusinessWire · 2026-07-02 P — https://www.businesswire.com/news/home/20260629077919/en/SEEQC-Files-Registration-Statement-for-Proposed-Initial-Public-Offering
[14] SEEQC / Allegro Merger Corp. · registration statement: 65 M PIPE, 75 M offering, up to 6,434,293 shares · SEC EDGAR · 2026-05-26 G — https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1779977/000121390026061108/ea0278139-04.htm
[15] IBM Newsroom · "IBM to Acquire HRL Laboratories" · 2026-07-23 C — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
[16] GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions" ($375 M CHIPS LOI) · 2026-05-21 C — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/
[17] Quantum Machines · Series C press release ($170 M, 2025-02-25, PSG Equity lead) C — https://www.quantum-machines.co/press-release/quantum-machines-raises-170-million-in-series-c-funding/
Открытые пункты верификации
Грант DOE ARQC DE-SC0025633 упомянут в благодарностях статьи CryoZip, но ни в одном использованном источнике сумма в долларах не приводится; считается неопределённой количественно.
Выручка и денежная позиция SEEQC в регистрационном заявлении отсутствуют, а листинг по состоянию на 4 сентября 2026 г. не был закрыт.
Удельная мощность на кубит при 4 K остаётся неразрешённым вопросом (23 mW против 5 mW против величин ниже 2 mW); эту неоднозначность наследует любое сравнение мощности холодных декодеров.
Патентное семейство, специфичное для криогенного декодирования, в поименованной датированной базе не обнаружено; это лишь отсутствие свидетельства.
Correlated / loss-aware decoding (transversal, atom loss)
Decoders that consume atom-loss heralds as located erasures and decode across transversal gate layers instead of round-by-round.
Verdict. Real on one dataset (1.73(13)× over a loss-blind decoder, 448 atoms, four rounds); unproven under reloading, at depth, or in a second lab.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Not hardware, a decoding discipline. Loss-aware decoding consumes the herald: a missing atom is an erasure at a known site, so stabilizers touching the vacancy multiply into higher-weight supercheck operators that still commute with the surviving code [1]. Correlated decoding solves the joint syndrome history across transversal (block-to-block) layers rather than block-by-block; Cain et al. (Harvard, 2024-03-05) showed the rounds between Clifford gates drop O(d)→O(1) [2], generalised as algorithmic fault tolerance (Nature 2025) [3].
f = loss + erasure; a/c/d/e/g = none — classical compute, no fab or placement [graph].
Physics & limits
The herald is the asset: >80% of Rydberg-array leakage is atom loss, and imaging finds it [1]. A located erasure costs the decoder only the Pauli frame, not the position — why erasure conversion lifts circuit-level thresholds 3–4× at fixed gate physics [4]. The price is distance: each supercheck is a product of two stabilizers, so every vacancy locally thins the code. Correlated decoding pays differently: transversal CNOTs propagate errors between blocks, so the graph grows with circuit depth, not d. Nothing moves the floor — the unheralded residual is untouched, m_F leakage 0.008(1)% per atom per gate against atom loss 0.087(5)% G.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2025-11-10 | 1.73(13)× gain from loss flags + ML over conventional decoding, same 448-atom data | Harvard/MIT/QuEra | D[1]G |
| 2026-03 | Correlated-loss decoder: 4% threshold vs 3.2% assuming independent loss; 144 µs/round; simulation | QPerfect | S[5]G |
| 2026-06-12 | [[4,2,2]] ¹⁷¹Yb: unconditional decay 1.9(4)× slower with erasure information (3.6(1)× is the post-selected hold) | Princeton | D[6]G |
Same circuit: 2.14(13)×, d=3→5, four rounds. Dominant term: atom loss, not Pauli error.
Manufacturing, materials & supply chain
No fab: classical compute already bought for matching. Latency sets scope: 144 µs/round fits a 1–4.5 ms atom cycle with 7–30× margin [5] but is ~130× over a 1.1 µs superconducting cycle — why this stays atom-specific. Loss-flag bandwidth is one bit per site per round, so the wall at 10³–10⁴ atoms is the ~0.5–1 ms imaging and a decode window scaling with logical depth, not the link. Inherited single points of failure: Hamamatsu qCMOS imaging G and two AOD vendors G.
Role in the stack
Requires high-rate concatenated codes with transversal gates; provides the decoding half of algorithmic fault tolerance, whose constant-round claim is otherwise unbacked on hardware. Derived clock = sum of the syndrome round (gates 1 µs, transport 800 µs, 1Q 10 µs, readout 501 µs) ≈ 1.3 ms, ~0.76 kHz; the decoder must return inside it, not set it. Verification: 1.73× is a decoder-vs-decoder ratio on one lab's data, unreplicated; 4% is simulation [5]. Four rounds test neither drift nor reloading; Atom Computing's toric code is the control, suppression vanishing with reloading (0.63% vs 0.64% per cycle) [7]. Princeton's 1.9(4)×/3.6(1)× discrepancy is resolved: one paper, two quantities G.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT | research | US | Correlated decoding, superchecks, 1.73(13)× | D[1][2] |
| QuEra | developer | US | Co-author; Libra 2028 assumes it | D[1]C[8] |
| QPerfect (BTQ) | supplier | FR | Correlated-loss decoder; aQCess twin | S[5]C[10] |
| Atom Computing | user | US | Erasure-native Yb; reloading counter-example | D[7]C[11] |
Money.
2025-04-09 · BTQ Technologies · €2 M into QPerfect at €10 M pre-money (16.67%) · term sheet P[9]
2026-07-22 · QPerfect · aQCess twin, Equipex+ ANR-21-ESRE-0032 · announced C[10]
2026-06-16 · Atom Computing · 100 M Series C (Third Point) + 100 M CHIPS LOI · closed + LOI C[11]G
2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · Atom Computing, QuEra among eleven · ≤$15 M each G
Market & supply chain. No component market: GPU/FPGA cycles already bought for matching; concentration risk sits upstream, in imaging and AODs. Pays G3/G4 only.
IP & standards. No dated patent family names loss-aware or correlated decoding as of 4 Sep 2026; methods open, code academic.
Roadmaps & track record. O(d)→O(1) rounds (2024-03): in Nature 2025, shown only in a four-round circuit. QuEra 100 logical (2024-01, for 2026): now Libra 2028 G. Physics on time, products late.
Strategic reading. If it holds, atoms turn their worst liability into a cheap accounted channel and transversal architectures beat lattice surgery on space-time cost: QuEra, Atom Computing, Pasqal and Infleqtion gain, superconducting vendors lose decoder latency as a differentiator. Substitution threat: a Rydberg CZ past 99.95% shrinks the loss term. Non-rival: no supplier can rent it.
Open niche: both headline numbers are ratios against a baseline the same team chose; a QCVV shop with no atom hardware can re-derive the 1.73× against an optimal loss-blind decoder on published syndrome data and stress the 4% threshold under reloading.
Outlook & open questions
Confirm if the QPerfect decoder runs on real syndromes or a second vendor publishes its own loss-aware gain; demote if the gain dies under reloading or past four rounds. Best case 2029: default across neutral-atom FT stacks; worst case, one group's architecture, never past 10³ atoms. Open: does 1.73× hold at 10⁴ atoms, at depths where the correlated graph outgrows memory, and on ions [12]?
Sources
[1] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer", Nature 649, 39, 2025-11-10 (arXiv:2506.20661) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[2] Cain, Zhao, Zhou, Meister, Bonilla Ataides, Jaffe, Bluvstein, Lukin, "Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates", arXiv:2403.03272, 2024-03-05 (rev. 2025-04-07) — https://arxiv.org/abs/2403.03272
[3] Zhou, Zhao, Cain, Bluvstein, Maskara, Duckering, Hu, Wang, Kubica, Lukin, "Low-overhead transversal fault tolerance for universal quantum computation", Nature, 2025, doi 10.1038/s41586-025-09543-5 (arXiv:2406.17653) — https://arxiv.org/abs/2406.17653
[4] Wu, Kolkowitz, Puri, Thompson, "Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays", arXiv:2201.03540, 2022-01 — https://arxiv.org/abs/2201.03540
[5] Perrin, Roger, Pupillo (Univ. Strasbourg/CNRS, QPerfect SAS), "Correlated atom loss as a resource for quantum error correction", arXiv:2603.24237, 2026-03 — https://arxiv.org/html/2603.24237
[6] Princeton, [[4,2,2]] metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion, Nature Physics 22, 910, 2026-06-12 (arXiv:2506.13724v2) — https://arxiv.org/html/2506.13724v2
[7] Atom Computing/Microsoft, toric code with continuous reloading, arXiv:2606.04079, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2606.04079
[8] QuEra, $230 M financing round, press release C — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[9] The Quantum Insider, "BTQ Technologies to invest over $2 million in QPerfect", 2025-04-09 P — https://thequantuminsider.com/2025/04/09/btq-technologies-to-invest-over-2-million-in-qperfect-to-advance-neutral-atom-quantum-computing/
[10] BTQ Technologies / QPerfect and University of Strasbourg, aQCess partnership, PR Newswire, 2026-07-22 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/btq-technologies-qperfect-subsidiary-and-the-university-of-strasbourg-partner-to-support-frances-first-public-neutral-atom-quantum-computing-platform-302831874.html
[11] Atom Computing, raise of more than 300 M including a 100 M DoC letter of intent, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[12] Microsoft Quantum + Quantinuum, [[16,6,4]] tesseract code, Nature 654, 2026-06-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y
G Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), Nature 649, 39 (online 2025-11-10; arXiv:2506.20661, 2025-06-25): surface code on up to 448 atoms, 2.14(13)× below threshold in a four-round c… · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
G Evered, Xu, Li, Geim, Bonilla Ataides, Kalinowski, Bluvstein, Maskara, Kokail, Greiner, Vuletic, Lukin (Harvard/MIT), "High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neu… · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987
G Perrin, Roger, Pupillo (Univ. Strasbourg/CNRS, QPERFECT SAS), "Correlated Atom Loss as a Resource for Quantum Error Correction", arXiv:2603.24237 (2026-03): fast correlated-loss de… · 2026-03 · https://arxiv.org/html/2603.24237
G CONFLICT RESOLVED: the 1.9(4)x and 3.6x figures both appear in arXiv:2506.13724v2 (Princeton [[4,2,2]] metastable 171-Yb) and describe different quantities — the logical decay rate… · 2026-09-04 · https://arxiv.org/html/2506.13724v2
G Hamamatsu Photonics ORCA-Quest qCMOS is the named single-photon-sensitivity camera in the Harvard/QuEra 448-atom fluorescence-imaging line and in MIT, NIST/UMD and Osaka neutral-at… · 2026-09 · https://www.hamamatsu.com/us/en/news/events/2026/APS-DAMOP-2026.html
G Only two acousto-optic deflector suppliers are named across the sourced neutral-atom literature: AA Opto-Electronic (France; DTSX-400 crossed AODs in the Harvard 448-atom system, a… · 2026-09-04 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers
G QuEra: Libra fault-tolerant system 2028 (>256 logical, 10⁻⁶, on Braket) and gigaquop system 2028–29 — its Jan-2024 roadmap had promised 100 logical qubits in 2026 · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
G Atom Computing: 100 M Series C (Third Point) plus 100 M DoC CHIPS LOI, total > $300 M, 2026-06-16 · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
G DARPA QBI Stage B (announced 2025-11-06, ~12 months, up to $15 M each): Atom Computing, Diraq, IBM, IonQ, Nord Quantique, Photonic Inc., Quantinuum, Quantum Motion, QuEra, Silicon… · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Open verification items
- The 1.73(13)× gain is unreplicated outside the Harvard/MIT/QuEra 448-atom dataset, and its baseline decoder was the same team's choice.
- The QPerfect 4% vs 3.2% threshold is simulation only; no hardware-syndrome test found as of 4 Sep 2026.
- BTQ's option to acquire QPerfect in full was exercised between 2025-04 and 2026-07 (the later release calls QPerfect wholly owned); no dated closing or price found.
- No dated patent family found for loss-aware or correlated decoding.
Коррелированное декодирование / декодирование с учётом потерь (трансверсальное, потеря атомов)
Декодеры, которые принимают геральды потери атома как локализованные стирания и декодируют сразу по трансверсальным слоям гейтов, а не раунд за раундом.
Вердикт. Реально на одном наборе данных (1.73(13)× против декодера, слепого к потерям, 448 атомов, четыре раунда); не подтверждено ни при дозагрузке, ни на глубине, ни во второй лаборатории.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Не железо, а дисциплина декодирования. Декодирование с учётом потерь потребляет геральд (herald): отсутствующий атом — это стирание (erasure) в известной позиции, поэтому стабилизаторы, задевающие вакансию, перемножаются в операторы суперпроверки большего веса, по-прежнему коммутирующие с уцелевшим кодом [1]. Коррелированное декодирование решает совместную историю синдромов сразу по трансверсальным (блок-в-блок) слоям, а не поблочно; Cain et al. (Harvard, 2024-03-05) показали, что число раундов между клиффордовыми гейтами падает как O(d)→O(1) [2], что затем обобщено как алгоритмическая отказоустойчивость (Nature 2025) [3].
f = потери + стирание; a/c/d/e/g = отсутствуют — классические вычисления, ни производства, ни размещения [запись графа].
Физика и пределы
Активом здесь является сам геральд: >80% утечки (leakage) в ридберговских массивах приходится на потерю атома, и визуализация её находит [1]. Локализованное стирание стоит декодеру только паулевского фрейма, но не позиции — именно поэтому конверсия в стирание поднимает пороги схемного уровня в 3–4× при неизменной физике гейта [4]. Платой служит расстояние: каждая суперпроверка есть произведение двух стабилизаторов, так что всякая вакансия локально прореживает код. Коррелированное декодирование платит иначе: трансверсальные CNOT переносят ошибки между блоками, поэтому граф растёт с глубиной схемы, а не с d. Нижнюю границу не сдвигает ничто — негеральдированный остаток остаётся нетронутым: утечка по m_F составляет 0.008(1)% на атом на гейт против 0.087(5)% потери атома G.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2025-11-10 | Выигрыш 1.73(13)× от флагов потерь + ML относительно обычного декодирования, те же данные на 448 атомов | Harvard/MIT/QuEra | D[1]G |
| 2026-03 | Декодер коррелированных потерь: порог 4% против 3.2% в предположении независимых потерь; 144 µs на раунд; моделирование | QPerfect | S[5]G |
| 2026-06-12 | [[4,2,2]] на ¹⁷¹Yb: безусловный распад в 1.9(4)× медленнее при использовании информации о стираниях (3.6(1)× — это пост-селектированное удержание) | Princeton | D[6]G |
Та же схема: 2.14(13)×, d=3→5, четыре раунда. Доминирующий член: потеря атома, а не ошибка Паули.
Производство, материалы и цепочка поставок
Никакой фабрики: классические вычислители уже куплены под паросочетание. Область применения задаёт задержка: 144 µs на раунд укладываются в атомный цикл 1–4.5 ms с запасом 7–30× [5], но превышают сверхпроводниковый цикл 1.1 µs в ~130× — вот почему это остаётся специфичным для атомов. Полоса под флаги потерь составляет один бит на узел за раунд, поэтому стеной на 10³–10⁴ атомов оказываются визуализация в ~0.5–1 ms и окно декодирования, растущее с логической глубиной, а вовсе не канал связи. Унаследованные единые точки отказа: визуализация на qCMOS от Hamamatsu G и два поставщика AOD G.
Роль в стеке
Требует высокоскоростных конкатенированных кодов с трансверсальными гейтами; предоставляет декодирующую половину алгоритмической отказоустойчивости, чьё утверждение о постоянном числе раундов иначе ничем на железе не подкреплено. Производный такт = сумма раунда синдрома (гейты 1 µs, транспорт 800 µs, 1Q 10 µs, считывание 501 µs) ≈ 1.3 ms, ~0.76 kHz; декодер обязан уложиться внутрь него, а не задавать его. Верификация: 1.73× — это отношение декодера к декодеру на данных одной лаборатории, невоспроизведённое; 4% — моделирование [5]. Четыре раунда не проверяют ни дрейф, ни дозагрузку; контролем служит тороидальный код Atom Computing, где подавление при дозагрузке исчезает (0.63% против 0.64% за цикл) [7]. Расхождение 1.9(4)×/3.6(1)× у Princeton разрешено: одна работа, две разные величины G.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Harvard/MIT | исследования | США | Коррелированное декодирование, суперпроверки, 1.73(13)× | D[1][2] |
| QuEra | разработчик | США | Соавтор; Libra 2028 на это рассчитывает | D[1]C[8] |
| QPerfect (BTQ) | поставщик | Франция | Декодер коррелированных потерь; цифровой двойник aQCess | S[5]C[10] |
| Atom Computing | пользователь | США | Yb с нативным стиранием; контрпример с дозагрузкой | D[7]C[11] |
Деньги.
2025-04-09 · BTQ Technologies · €2 M в QPerfect при оценке €10 M pre-money (16.67%) · term sheet P[9]
2026-07-22 · QPerfect · цифровой двойник aQCess, Equipex+ ANR-21-ESRE-0032 · объявлено C[10]
2026-06-16 · Atom Computing · 100 M раунда Series C (Third Point) + LOI по CHIPS на 100 M · закрыт + LOI C[11]G
2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · Atom Computing, QuEra среди одиннадцати · ≤$15 M каждому G
Рынок и цепочка поставок. Рынка компонентов нет: такты GPU/FPGA уже куплены под паросочетание; риск концентрации лежит выше по цепочке — в визуализации и AOD. Платит только по G3/G4.
ИС и стандарты. Ни одно датированное патентное семейство не называет декодирование с учётом потерь или коррелированное декодирование по состоянию на 4 сентября 2026 г.; методы открыты, код академический.
Дорожные карты и послужной список. Раунды O(d)→O(1) (2024-03): в Nature 2025 показаны только в схеме из четырёх раундов. QuEra, 100 логических (2024-01, на 2026 год): теперь Libra 2028 G. Физика в срок, продукты с опозданием.
Стратегическое прочтение. Если это устоит, атомы превращают свой худший недостаток в дешёвый учитываемый канал, а трансверсальные архитектуры обыгрывают решёточную хирургию по пространственно-временной стоимости: выигрывают QuEra, Atom Computing, Pasqal и Infleqtion, а сверхпроводниковые вендоры теряют задержку декодера как отличительное преимущество. Угроза замещения: ридберговский CZ выше 99.95% сжимает член потерь. Неконкурентное благо: сдать его в аренду не может ни один поставщик.
Открытая ниша: оба заголовочных числа суть отношения к базовой линии, выбранной той же самой командой; QCVV-коллектив без собственного атомного железа может заново вывести 1.73× относительно оптимального слепого к потерям декодера на опубликованных данных синдромов и проверить порог 4% на прочность при дозагрузке.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если декодер QPerfect отработает на реальных синдромах либо второй вендор опубликует собственный выигрыш от учёта потерь; понизить в статусе, если выигрыш умрёт при дозагрузке или за пределами четырёх раундов. Лучший случай к 2029 году: значение по умолчанию во всех отказоустойчивых стеках на нейтральных атомах; худший — архитектура одной группы, никогда не выходящая за 10³ атомов. Открыто: держится ли 1.73× на 10⁴ атомах, на глубинах, где коррелированный граф перерастает память, и на ионах [12]?
Источники
[1] Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), "Architectural mechanisms of a universal fault-tolerant quantum computer", Nature 649, 39, 2025-11-10 (arXiv:2506.20661) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
[2] Cain, Zhao, Zhou, Meister, Bonilla Ataides, Jaffe, Bluvstein, Lukin, "Correlated decoding of logical algorithms with transversal gates", arXiv:2403.03272, 2024-03-05 (rev. 2025-04-07) — https://arxiv.org/abs/2403.03272
[3] Zhou, Zhao, Cain, Bluvstein, Maskara, Duckering, Hu, Wang, Kubica, Lukin, "Low-overhead transversal fault tolerance for universal quantum computation", Nature, 2025, doi 10.1038/s41586-025-09543-5 (arXiv:2406.17653) — https://arxiv.org/abs/2406.17653
[4] Wu, Kolkowitz, Puri, Thompson, "Erasure conversion for fault-tolerant quantum computing in alkaline earth Rydberg atom arrays", arXiv:2201.03540, 2022-01 — https://arxiv.org/abs/2201.03540
[5] Perrin, Roger, Pupillo (Univ. Strasbourg/CNRS, QPerfect SAS), "Correlated atom loss as a resource for quantum error correction", arXiv:2603.24237, 2026-03 — https://arxiv.org/html/2603.24237
[6] Princeton, [[4,2,2]] metastable ¹⁷¹Yb erasure conversion, Nature Physics 22, 910, 2026-06-12 (arXiv:2506.13724v2) — https://arxiv.org/html/2506.13724v2
[7] Atom Computing/Microsoft, toric code with continuous reloading, arXiv:2606.04079, 2026-06 — https://arxiv.org/abs/2606.04079
[8] QuEra, $230 M financing round, press release C — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing
[9] The Quantum Insider, "BTQ Technologies to invest over $2 million in QPerfect", 2025-04-09 P — https://thequantuminsider.com/2025/04/09/btq-technologies-to-invest-over-2-million-in-qperfect-to-advance-neutral-atom-quantum-computing/
[10] BTQ Technologies / QPerfect and University of Strasbourg, aQCess partnership, PR Newswire, 2026-07-22 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/btq-technologies-qperfect-subsidiary-and-the-university-of-strasbourg-partner-to-support-frances-first-public-neutral-atom-quantum-computing-platform-302831874.html
[11] Atom Computing, raise of more than 300 M including a 100 M DoC letter of intent, 2026-06-16 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
[12] Microsoft Quantum + Quantinuum, [[16,6,4]] tesseract code, Nature 654, 2026-06-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10628-y
G Bluvstein et al. (Harvard/MIT/QuEra), Nature 649, 39 (online 2025-11-10; arXiv:2506.20661, 2025-06-25): surface code on up to 448 atoms, 2.14(13)× below threshold in a four-round c… · 2025-11-10 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5
G Evered, Xu, Li, Geim, Bonilla Ataides, Kalinowski, Bluvstein, Maskara, Kokail, Greiner, Vuletic, Lukin (Harvard/MIT), "High-fidelity entangling gates and nonlocal circuits with neu… · 2026-04-28 · https://arxiv.org/abs/2604.25987
G Perrin, Roger, Pupillo (Univ. Strasbourg/CNRS, QPERFECT SAS), "Correlated Atom Loss as a Resource for Quantum Error Correction", arXiv:2603.24237 (2026-03): fast correlated-loss de… · 2026-03 · https://arxiv.org/html/2603.24237
G CONFLICT RESOLVED: the 1.9(4)x and 3.6x figures both appear in arXiv:2506.13724v2 (Princeton [[4,2,2]] metastable 171-Yb) and describe different quantities — the logical decay rate… · 2026-09-04 · https://arxiv.org/html/2506.13724v2
G Hamamatsu Photonics ORCA-Quest qCMOS is the named single-photon-sensitivity camera in the Harvard/QuEra 448-atom fluorescence-imaging line and in MIT, NIST/UMD and Osaka neutral-at… · 2026-09 · https://www.hamamatsu.com/us/en/news/events/2026/APS-DAMOP-2026.html
G Only two acousto-optic deflector suppliers are named across the sourced neutral-atom literature: AA Opto-Electronic (France; DTSX-400 crossed AODs in the Harvard 448-atom system, a… · 2026-09-04 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers
G QuEra: Libra fault-tolerant system 2028 (>256 logical, 10⁻⁶, on Braket) and gigaquop system 2028–29 — its Jan-2024 roadmap had promised 100 logical qubits in 2026 · 2026-06-15 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws
G Atom Computing: 100 M Series C (Third Point) plus 100 M DoC CHIPS LOI, total > $300 M, 2026-06-16 · 2026-06-16 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html
G DARPA QBI Stage B (announced 2025-11-06, ~12 months, up to $15 M each): Atom Computing, Diraq, IBM, IonQ, Nord Quantique, Photonic Inc., Quantinuum, Quantum Motion, QuEra, Silicon… · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Открытые пункты верификации
- Выигрыш 1.73(13)× не воспроизведён за пределами набора данных Harvard/MIT/QuEra на 448 атомов, а базовый декодер для сравнения выбирала та же команда.
- Порог 4% против 3.2% у QPerfect получен исключительно моделированием; проверки на аппаратных синдромах по состоянию на 4 сентября 2026 г. не найдено.
- Опцион BTQ на полное приобретение QPerfect был исполнен между 2025-04 и 2026-07 (более поздний релиз называет QPerfect полностью принадлежащей компанией); датированного закрытия сделки или цены не найдено.
- Датированного патентного семейства по декодированию с учётом потерь или коррелированному декодированию не найдено.
FPGA real-time decoders (LCD, Deltaflow)
Room-temperature FPGAs running clustering or matching decoders fast enough to clear surface-code syndromes inside the QEC cycle, ahead of GPU and cryogenic alternatives.
Verdict. Throughput under 1 µs per round is published to d=17 and closed-loop correction to d=3; nothing has decoded live syndromes above d=7, and the accuracy gap to neural decoders is real.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Classical hardware consuming syndrome bits and emitting corrections inside the code cycle. The lineage is the backlog argument: if mean decode time exceeds cycle time, undecoded rounds accumulate without bound and the classical hardware sets the logical error rate. FPGAs won for deterministic latency, not speed.
Coordinates: a compute module, not a carrier (affinity 0.5); no time, readout, mobility, control or fabrication of its own.
Error structure it consumes: Pauli syndromes from the rotated surface code.
Physics & limits
Throughput must clear one round per cycle — 1.1 µs on Willow-class hardware D[1] — which Riverlane's clustering decoder meets to d=17 D[2]. Reaction latency gates every non-Clifford gate and only a closed loop measures it: Shenzhen's closed one in 550 ns at d=3, inside a 1.25 µs cycle D[4]. Accuracy pays for latency: LCD thresholds at 0.55% against 0.7% for software MWPM D[2], and on identical Willow syndromes matching gave Λ = 2.04 where a neural decoder gave 2.14 D[1]. Area is the other wall: LCD at d=17 costs ~6% of a Xilinx VU19P D[2] — a few dozen logical qubits per top-end part.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-02-20 | Exact MWPM at 0.8 µs average, d=13, p=0.1%, 62 MHz | Yale (Micro Blossom) | D[3] |
| 2025-12-17 | Clustering under 1 µs per round to d=17 on one FPGA | Riverlane | D[2] |
| 2026-05-06 | First closed-loop FPGA decode on a live processor, 550 ns at d=3 | IQA Shenzhen | D[4] |
IBM's Relay-BP for the gross code reports a 24 ns iteration and under 1 µs per cycle below p = 3×10⁻³, from simulated syndromes S[5].
Manufacturing, materials & supply chain
No fab: a commercial FPGA card in the room-temperature rack. Every published real-time decoder runs on AMD/Xilinx silicon (VU19P for LCD D[2], VMK180 for Micro Blossom D[3]); the only merchant alternative changed hands when Intel sold 51% of Altera to Silver Lake at an $8.75 B valuation in April 2025 G[11] — a duopoly with one side under private equity. High-end FPGAs sit inside US export-control scope. The I/O burden is the syndrome pipe: trivial at 10³ qubits, but at 10⁴–10⁶ the rate forces predecoding at 4 K or many parallel cards.
Role in the stack
Requires the rotated surface code and provides the correction stream fault tolerance needs; it replaces GPU decoding, whose tail latency is non-deterministic — 3.84 µs mean, 3.96 µs max just to cross NVQLink C[7]. Its contribution to the derived clock is a floor, not a term: it must stay under the 1.1 µs cycle, and does. Verification: these are decoder-in-isolation figures on replayed or simulated syndromes, only the d=3 loop live; Micro Blossom's quoted 367 ns is a repository figure in no paper, the published number being 0.8 µs D[3].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Riverlane | supplier | UK | LCD and Deltaflow, the only merchant QEC stack | D[2] |
| AMD | supplier | US | The FPGA silicon under every published decoder | D[2] |
| user | US | 63 µs baseline at d=5 D[1], then neural decoding at d=7 | D[6] | |
| IQA Shenzhen | research | CN | First closed-loop FPGA decode on a live processor | D[4] |
Money.
2024-08-06 · Riverlane · Series C · $75 M · Planet First Partners lead · closed C[8]G
2025-04-14 · Intel/Altera · divestment of 51% · $8.75 B enterprise valuation · Silver Lake · announced G[11]G
Market & supply chain. One merchant decoder vendor, one dominant FPGA vendor, NVIDIA pushing NVQLink as the alternative — open endpoint, single-sourced accelerator C[7]. Riverlane's stack ships integrated with Qblox control hardware C[10]. It pays into G3 and G4 only.
IP & standards. Riverlane GB 2641501 A "Quantum decoder" (published 2025-12-10) claims grouped processing elements running clustering on the decoding hypergraph — the LCD architecture itself G[12]. No decoder standard exists.
Roadmaps & track record. Riverlane (2026-03-12 · megaquop before 2030, teraquop from 2033 · LCD published on time C[9]). IBM (2025-10 · FPGA gross-code decoding · still simulation as of 2026-09-04 S[5]).
Strategic reading. Whoever owns the decoder sits between every superconducting QPU and fault tolerance — but the layer is thin enough that QPU vendors build it in-house, as IBM and Google did. AMD wins either way; the threat is NVQLink commoditising the interface.
Open niche: nobody has cross-validated competing decoders on one live syndrome stream. A neutral harness replaying a recorded trace through LCD, Micro Blossom, Relay-BP and a neural decoder, reporting latency distribution with logical error, would make these claims comparable.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027: a closed-loop decode on live syndromes at d ≥ 7, or Relay-BP on real gross-code hardware; demote if both stay simulated. Best case 2029: a portable interface with second-source silicon; worst case, per-vendor decoders nobody can compare. Does reaction latency or throughput bind first at d=17? Do decoder vendors survive QPU vendors building in-house? Does export control reach FPGAs?
Sources
[1] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 (parallel Sparse Blossom, 63 µs mean) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[2] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications 16, 11048, 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[3] Wu, Liyanage, Zhong (Yale), "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction", ASPLOS 2025; arXiv:2502.14787, 2025-02-20 — https://arxiv.org/abs/2502.14787
[4] Yang, Sun, Wu et al. (IQA Shenzhen / SUSTech / Peking / Hefei), "Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder", arXiv:2605.04892, 2026-05-06 — https://arxiv.org/abs/2605.04892
[5] Maurer, Buehler, Kroener et al. (IBM), "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs", arXiv:2510.21600, 2025-10-24 S — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[6] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655, 2026-07-08 (real-time neural decoding at d=7) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[7] NVIDIA, NVQLink architecture (3.84 µs mean, 3.96 µs maximum round trip; 67 µs median BP-OSD decode), 2025-11-17 C — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[8] Riverlane, Series C release, 2024-08-06 C — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[9] Riverlane, QEC technology roadmap and Deltaflow datasheet, 2026-03-12 / 2026-05 CR — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[10] Qblox and Riverlane, closed-loop QEC integration (250 physical / 1 logical, sub-µs feedback), 2026-03-17 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[11] Altera, Silver Lake acquires 51% at an $8.75 B enterprise valuation, 2025-04-14 G — https://www.altera.com/newsroom/news/press-release/altera-silver-lake
[12] Riverlane Ltd, GB 2641501 A "Quantum decoder", published 2025-12-10 G — https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en
Open verification items
Micro Blossom's 367 ns is a GitHub repository claim appearing in no paper; the published ASPLOS 2025 result is 0.8 µs average at d=13, p=0.1%.
IBM's Relay-BP FPGA numbers come from simulated syndromes, and the abstract's 24 ns / <1 µs conflicts with a 480 ns-per-12-cycle figure carried elsewhere G.
Riverlane's Series C is 75 M in the 2024 release and 85 M in the 2026 roadmap; unreconciled.
The IBM–AMD FPGA decoder collaboration is trade-press only, terms unconfirmed.
Декодеры реального времени на FPGA (LCD, Deltaflow)
FPGA комнатной температуры, на которых работают декодеры кластеризации или паросочетания, достаточно быстрые, чтобы разбирать синдромы поверхностного кода внутри цикла QEC, опережая альтернативы на GPU и криогенные.
Вердикт. Пропускная способность менее 1 µs на раунд опубликована вплоть до d=17, а коррекция в замкнутом контуре — до d=3; живые синдромы выше d=7 не декодировал никто, и отставание по точности от нейросетевых декодеров реально.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Классическая аппаратура, потребляющая биты синдрома и выдающая коррекции внутри цикла кода. Происхождение — из аргумента о накоплении очереди: если среднее время декодирования превышает время цикла, недекодированные раунды копятся неограниченно, и логическую частоту ошибок начинает задавать классическая аппаратура. FPGA выиграли за счёт детерминированной задержки, а не скорости.
Координаты: вычислительный модуль, а не носитель (аффинность 0.5); собственных характерных времён, считывания, подвижности, управления и технологии изготовления нет.
Структура ошибок, которую он потребляет: паулиевские синдромы повёрнутого поверхностного кода.
Физика и пределы
Пропускная способность обязана разбирать один раунд за цикл — 1.1 µs на аппаратуре класса Willow D[1], — и декодер кластеризации Riverlane это обеспечивает вплоть до d=17 D[2]. Задержка реакции ограничивает каждый не-клиффордовский гейт, и измерить её можно только в замкнутом контуре: в Shenzhen контур замкнули за 550 ns при d=3, внутри цикла 1.25 µs D[4]. За задержку платят точностью: порог LCD составляет 0.55% против 0.7% у программного MWPM D[2], а на одних и тех же синдромах Willow паросочетание дало Λ = 2.04 там, где нейросетевой декодер дал 2.14 D[1]. Вторая стена — площадь: LCD при d=17 занимает ~6% кристалла Xilinx VU19P D[2], то есть несколько десятков логических кубитов на одну микросхему верхнего уровня.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-02-20 | Точный MWPM за 0.8 µs в среднем, d=13, p=0.1%, 62 MHz | Yale (Micro Blossom) | D[3] |
| 2025-12-17 | Кластеризация менее 1 µs на раунд вплоть до d=17 на одной FPGA | Riverlane | D[2] |
| 2026-05-06 | Первое декодирование на FPGA в замкнутом контуре на работающем процессоре, 550 ns при d=3 | IQA Shenzhen | D[4] |
Relay-BP от IBM для gross-кода заявляет итерацию 24 ns и менее 1 µs на цикл при p ниже 3×10⁻³ — на смоделированных синдромах S[5].
Производство, материалы и цепочка поставок
Собственного производства нет: коммерческая плата FPGA в стойке комнатной температуры. Каждый опубликованный декодер реального времени работает на кремнии AMD/Xilinx (VU19P для LCD D[2], VMK180 для Micro Blossom D[3]); единственная коммерческая альтернатива сменила владельца, когда Intel продала 51% Altera фонду Silver Lake при оценке $8.75 B в апреле 2025 года G[11], — дуополия, одна сторона которой находится под фондом прямых инвестиций. FPGA верхнего уровня попадают в периметр экспортного контроля США. Нагрузка по вводу-выводу — это канал синдромов: на 10³ кубитов она тривиальна, но на 10⁴–10⁶ его скорость вынуждает вводить предварительное декодирование при 4 K либо множество параллельных плат.
Роль в стеке
Требует повёрнутого поверхностного кода и даёт поток коррекций, необходимый отказоустойчивости; он вытесняет декодирование на GPU, у которого хвостовая задержка недетерминирована — 3.84 µs в среднем и 3.96 µs максимум только на прохождение NVQLink C[7]. Его вклад в производный такт — это нижняя граница, а не слагаемое: он обязан укладываться в цикл 1.1 µs, и укладывается. Верификация: это показатели декодера в отрыве от системы, на воспроизведённых или смоделированных синдромах, живым является только контур при d=3; фигурирующие у Micro Blossom 367 ns — цифра из репозитория, не встречающаяся ни в одной статье, тогда как опубликованное значение равно 0.8 µs D[3].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Riverlane | поставщик | Великобритания | LCD и Deltaflow — единственный коммерческий стек QEC | D[2] |
| AMD | поставщик | США | Кремний FPGA, на котором работает каждый опубликованный декодер | D[2] |
| пользователь | США | Базовые 63 µs при d=5 D[1], затем нейросетевое декодирование при d=7 | D[6] | |
| IQA Shenzhen | исследования | Китай | Первое декодирование на FPGA в замкнутом контуре на работающем процессоре | D[4] |
Деньги.
2024-08-06 · Riverlane · Series C · $75 M · лид Planet First Partners · закрыт C[8]G
2025-04-14 · Intel/Altera · продажа 51% · оценка предприятия $8.75 B · Silver Lake · объявлено G[11]G
Рынок и цепочка поставок. Один коммерческий поставщик декодеров, один доминирующий поставщик FPGA и NVIDIA, продвигающая NVQLink как альтернативу, — открытая оконечная точка при ускорителе из единственного источника C[7]. Стек Riverlane поставляется интегрированным с управляющей аппаратурой Qblox C[10]. Он оплачивает только G3 и G4.
ИС и стандарты. Патент Riverlane GB 2641501 A «Quantum decoder» (опубликован 2025-12-10) заявляет сгруппированные обрабатывающие элементы, выполняющие кластеризацию на декодирующем гиперграфе, — то есть саму архитектуру LCD G[12]. Стандарта на декодеры не существует.
Дорожные карты и послужной список. Riverlane (2026-03-12 · megaquop до 2030, teraquop с 2033 · LCD опубликован в срок C[9]). IBM (2025-10 · декодирование gross-кода на FPGA · по состоянию на 2026-09-04 по-прежнему моделирование S[5]).
Стратегическое прочтение. Тот, кому принадлежит декодер, стоит между любым сверхпроводящим QPU и отказоустойчивостью, — но слой достаточно тонок, чтобы поставщики QPU делали его собственными силами, как поступили IBM и Google. AMD выигрывает в любом случае; угроза в том, что NVQLink обезличит интерфейс до уровня биржевого товара.
Открытая ниша: никто не проводил перекрёстной проверки конкурирующих декодеров на одном живом потоке синдромов. Нейтральный стенд, прогоняющий записанную трассу через LCD, Micro Blossom, Relay-BP и нейросетевой декодер и публикующий распределение задержек вместе с логической ошибкой, сделал бы эти заявления сопоставимыми.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027: декодирование в замкнутом контуре на живых синдромах при d ≥ 7 либо Relay-BP на реальной аппаратуре gross-кода; понизить оценку, если и то и другое останется моделированием. Лучший случай, 2029: переносимый интерфейс с кремнием от второго источника; худший — декодеры под каждого поставщика, которые невозможно сравнивать. Что связывает первым при d=17: задержка реакции или пропускная способность? Переживут ли поставщики декодеров переход поставщиков QPU на собственную разработку? Дотянется ли экспортный контроль до FPGA?
Источники
[1] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 (parallel Sparse Blossom, 63 µs mean) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[2] Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications 16, 11048, 2025-12-17 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
[3] Wu, Liyanage, Zhong (Yale), "Micro Blossom: Accelerated Minimum-Weight Perfect Matching Decoding for Quantum Error Correction", ASPLOS 2025; arXiv:2502.14787, 2025-02-20 — https://arxiv.org/abs/2502.14787
[4] Yang, Sun, Wu et al. (IQA Shenzhen / SUSTech / Peking / Hefei), "Real-time Surface-Code Error Correction Using an FPGA-based Neural-Network Decoder", arXiv:2605.04892, 2026-05-06 — https://arxiv.org/abs/2605.04892
[5] Maurer, Buehler, Kroener et al. (IBM), "Real-time decoding of the gross code memory with FPGAs", arXiv:2510.21600, 2025-10-24 S — https://arxiv.org/abs/2510.21600
[6] Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655, 2026-07-08 (real-time neural decoding at d=7) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[7] NVIDIA, NVQLink architecture (3.84 µs mean, 3.96 µs maximum round trip; 67 µs median BP-OSD decode), 2025-11-17 C — https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
[8] Riverlane, Series C release, 2024-08-06 C — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-raises-75-million-to-meet-surging-global-demand-for-quantum-error-correction-technology
[9] Riverlane, QEC technology roadmap and Deltaflow datasheet, 2026-03-12 / 2026-05 CR — https://www.riverlane.com/press-release/riverlane-publishes-qec-technology-roadmap
[10] Qblox and Riverlane, closed-loop QEC integration (250 physical / 1 logical, sub-µs feedback), 2026-03-17 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/qblox-and-riverlane-demonstrate-integration-enabling-real-time-quantum-error-correction-302716254.html
[11] Altera, Silver Lake acquires 51% at an $8.75 B enterprise valuation, 2025-04-14 G — https://www.altera.com/newsroom/news/press-release/altera-silver-lake
[12] Riverlane Ltd, GB 2641501 A "Quantum decoder", published 2025-12-10 G — https://patents.google.com/patent/GB2641501A/en
Открытые пункты верификации
367 ns у Micro Blossom — утверждение из репозитория GitHub, не встречающееся ни в одной статье; опубликованный результат ASPLOS 2025 — 0.8 µs в среднем при d=13, p=0.1%.
Показатели Relay-BP на FPGA у IBM получены на смоделированных синдромах, а приведённые в аннотации 24 ns / <1 µs противоречат значению 480 ns на 12 циклов, встречающемуся в других местах G.
Раунд Series C у Riverlane указан как 75 M в релизе 2024 года и как 85 M в дорожной карте 2026 года; расхождение не устранено.
Сотрудничество IBM и AMD по декодеру на FPGA известно только из отраслевой прессы, условия не подтверждены.
In-loop RL calibration / decoder steering
Detection events from the running code double as the reward signal for a reinforcement-learning agent that retunes control parameters during QEC, replacing scheduled recalibration.
Verdict. One team, one chip, one paper; it improves the point error at fixed distance and is not shown to change Λ, which is what the 10⁻⁶ milestone actually needs.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
RL as a control optimiser on transmons is not new: the widely quoted 99.92% fluxonium CZ record is an RL-optimised mean of 99.922(9)% from 2023 G, but offline and per-gate. Sivak, Morvan, Broughton, Cortiñas et al. (Google, arXiv 2025-11-11; Nature 655, 2026-07-08) changed the loop: detection events serve as both syndromes and learning signal, so calibration runs concurrently with computation [1].
a = 1.0, a fully engineered classical-control layer, f = coherent — it chases systematic drift (TLS, flux, temperature), not stochastic Pauli error [graph].
Physics & limits
No new physical floor: this tracks an existing floor without the dead time between calibrations. The load-bearing claim is architectural — optimisation speed independent of system size D[1], the only route past a per-parameter sweep that dies above ~10³ knobs. The limits follow from the reward: an error producing no detection event is invisible, so leakage inside the code space and Willow's roughly hourly correlated bursts are untouched, as is readout at ~10⁻². It does not change the exponent: no Λ is reported for the record d=7 run, so what moved is the point error at fixed distance, not the slope that decides whether d≈25 reaches 10⁻⁶.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2026-07-08 | d=7 surface code, real-time AlphaQubit2 decoding: 7.72(9)×10⁻⁴ per cycle; no Λ reported | Google Quantum AI | D[1]G |
| 2026-07-08 | d=5 colour code, Tesseract decoder: 8.19(14)×10⁻³ per cycle; 3.5× stability against injected drift | Google Quantum AI | D[1] |
| 2024-12-09 | Λ = 2.14(2) with the neural decoder vs 2.04(2) with ensembled matching on identical Willow syndromes | Google Quantum AI | D[2]G |
Manufacturing, materials & supply chain
No dedicated silicon and, unlike matching or clustering decoders, no FPGA resource claim to audit G. The cost is control-plane traffic — detection events out, parameter updates in, over the decoder's own link; NVQLink's 3.84 µs mean, 3.96 µs maximum round trip is the vendor-neutral version of it CG. Updates run on a slow timescale outside the 1.1 µs cycle, which is why it coexists with Willow where heavier in-loop computation would not. Supply is GPU/TPU capacity plus the control stack; no specific export rule.
Role in the stack
Requires a decoder in the loop to steer against — the real-time neural decoder AlphaQubit2, which as of 4 Sep 2026 has no stand-alone publication and exists only inside the RL paper G. Superconducting transmons only; derived round unchanged at 0.65 µs against the measured 1.1 µs QEC cycle, ~0.91 MHz. Verification: no Λ for the record run, no second-platform replication, and the only live closed-loop neural decoding elsewhere is a d=3 demonstration with a 550 ns loop D[6]. Value conflict: 20% and >1,000 parameters come from trade press P[3], the abstract gives 3.5× D[1]; trust the paper.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | developer | US | RL control, AlphaQubit2, Willow | D[1] |
| Google DeepMind | developer | UK | Neural decoders, AlphaQubit line | D[4] |
| Q-CTRL | supplier | AU | Boulder Opal calibration software | C[5] |
| IQA Shenzhen | research | CN | Only live closed-loop neural decoding | D[6] |
Money.
2024-10-08 · Q-CTRL · Series B expanded · USD 113 M (AUD 166 M) · GP Bullhound lead · closed C[5]
2025-10-03 · Google Quantum AI · absorbed Atlantic Quantum, cold-stage control · undisclosed PG
2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · IBM the only transmon vendor, Google absent · ≤$15 M each G
Market & supply chain. No component market; the priced substitute is calibration software plus GPU/TPU cycles, sold only by Q-CTRL, on Diraq, Oxford Quantum Circuits and Rigetti C[5]. Pays G3/G4.
IP & standards. No dated patent family for RL-steered QEC calibration as of 4 Sep 2026; Google publishes the method and withholds the decoder — that is the moat.
Roadmaps & track record. Google's next milestone, a long-lived logical qubit at 10⁻⁶ (no date): 7.72×10⁻⁴ at d=7 is three orders short, needing d≈25 at Λ≈2 D[2]; Google is absent from QBI Stage B G. Q-CTRL shipped Boulder Opal on three platforms by 2024-10 — delivered, at nothing like Google's scale.
Strategic reading. Software margin on hardware someone else owns. If it diffuses, control vendors and Q-CTRL capture it and calibration headcount falls; if AlphaQubit2 stays unpublished, Google's advantage is the decoder, not the RL. Substitution threat: hardware that drifts less — fluxonium, cold-stage SFQ control — shrinks the problem.
Open niche: the 3.5× is measured against drift the same team injected. A QCVV shop can define the platform-neutral drift-injection and reporting protocol that nothing currently standardises, and settle whether RL steering moves Λ or only the point error at fixed distance.
Outlook & open questions
Confirm if RL-in-loop calibration appears on a second platform, or a Λ is published for an RL-steered run; demote if it stays Willow-only. Best case 2029: standard across superconducting FT stacks, sold by control vendors. Worst case: one unreplicated chip. Open: does size-independent optimisation survive outside simulation, and can the loop be made decoder-agnostic?
Sources
[1] Sivak, Morvan, Broughton, Cortiñas et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655, 2026-07-08 (preprint arXiv:2511.08493, 2025-11-11) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[2] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] "Google uses AI reinforcement learning for quantum error correction", The Next Platform, 2026-07-20 P — https://www.nextplatform.com/compute/2026/07/20/google-uses-ai-reinforcement-learning-for-quantum-error-correction/5275023
[4] Bausch et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI), "Learning high-accuracy error decoding for quantum processors", Nature 635, 834–840, 2024-11-20 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[5] Q-CTRL, "Q-CTRL sets global quantum technology fundraising record, increasing Series B to USD $113M, led by GP Bullhound", 2024-10-08 C — https://q-ctrl.com/blog/q-ctrl-sets-global-quantum-technology-fundraising-record-increasing-series-b-to-usd-113m-led-by-gp-bullhound
[6] Yang, Sun, Wu et al. (IQA Shenzhen / SUSTech / Peking University / Hefei), "Real-time surface-code error correction using an FPGA-based neural-network decoder", arXiv:2605.04892, 2026-05-06 — https://arxiv.org/abs/2605.04892
G AlphaQubit2 is named and described as "a scalable and real-time neural decoder for topological quantum codes" in Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement… · 2026-07-08 · https://link.springer.com/article/10.1038/s41586-026-10759-2
G Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold" (Nature 638, 920; arXiv:2408.13687): the real-time decoder for the distance-5 10^6-cycle run is a spe… · 2024-12-09 · https://arxiv.org/abs/2408.13687
G Ding, Hays, Sung, ... Serniak, Oliver (MIT / MIT Lincoln Laboratory), Phys. Rev. X 13, 031035 (2023-09-25): fluxonium CZ with transmon coupler, peak CZ fidelities 99.85-99.9%, rein… · 2023-09-25 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035
G Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications… · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
G NVIDIA developer blog (2025-11-17) detail: RoCE round trip 3.84 us mean, 0.035 us standard deviation, 3.96 us MAXIMUM over 1,000 samples (a bounded tail, not just a mean); BP+OSD o… · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
G Atlantic Quantum (fluxonium, cold-stage control) joined Google Quantum AI, 2025-10-03 · 2025-10-03 · https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
G DARPA QBI Stage B (announced 2025-11-06, ~12 months, up to $15 M each): Atom Computing, Diraq, IBM, IonQ, Nord Quantique, Photonic Inc., Quantinuum, Quantum Motion, QuEra, Silicon… · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Open verification items
- No Λ is reported for the RL-steered d=7 run, so the effect on code-distance scaling is unmeasured.
- The "~20% logical-error reduction" and ">1,000 live control parameters" figures appear only in trade press [3]; the paper's abstract quotes 3.5× and tens of thousands of parameters in simulation.
- AlphaQubit2 has no stand-alone publication as of 4 Sep 2026.
- No second-platform replication of RL-in-loop calibration found.
- Q-CTRL's Series B is quoted as USD 113 M by the company and as "167 M" in Australian trade press, which is the AUD $166 M figure restated; the company release governs.
Калибровка с RL внутри контура / управление декодером
События детектирования от работающего кода одновременно служат сигналом вознаграждения для агента обучения с подкреплением, который перенастраивает параметры управления прямо по ходу QEC, заменяя плановую перекалибровку.
Вердикт. Одна команда, один кристалл, одна работа; метод улучшает точечную ошибку при фиксированном расстоянии, и не показано, что он меняет Λ, — а именно это и требуется для рубежа 10⁻⁶.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (стадия A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей настоящего отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
RL как оптимизатор управления на трансмонах не нов: широко цитируемый рекорд CZ на флаксониуме в 99.92% — это оптимизированное с помощью RL среднее значение 99.922(9)% от 2023 года G, но полученное офлайн и для одного гейта. Sivak, Morvan, Broughton, Cortiñas et al. (Google, arXiv 2025-11-11; Nature 655, 2026-07-08) изменили сам контур: события детектирования служат одновременно синдромами и обучающим сигналом, так что калибровка идёт параллельно с вычислением [1].
a = 1.0, полностью инженерный слой классического управления, f = когерентная — метод гонится за систематическим дрейфом (TLS, поток, температура), а не за стохастической ошибкой Паули [запись графа].
Физика и пределы
Нового физического предела нет: метод отслеживает существующий предел, но без мёртвого времени между калибровками. Несущее утверждение здесь архитектурное — скорость оптимизации не зависит от размера системы D[1], и это единственный путь в обход попараметрической развёртки, которая умирает выше ~10³ регулировок. Пределы следуют из функции вознаграждения: ошибка, не порождающая события детектирования, невидима, поэтому нетронутыми остаются утечка (leakage) внутри кодового пространства и примерно ежечасные коррелированные всплески на Willow, как и считывание на уровне ~10⁻². Показатель степени метод не меняет: для рекордного прогона с d=7 значение Λ не приводится, так что сдвинулась точечная ошибка при фиксированном расстоянии, а не тот наклон, который решает, дотянет ли d≈25 до 10⁻⁶.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2026-07-08 | Поверхностный код d=7, декодирование AlphaQubit2 в реальном времени: 7.72(9)×10⁻⁴ за цикл; Λ не приводится | Google Quantum AI | D[1]G |
| 2026-07-08 | Цветной код d=5, декодер Tesseract: 8.19(14)×10⁻³ за цикл; устойчивость 3.5× к внесённому дрейфу | Google Quantum AI | D[1] |
| 2024-12-09 | Λ = 2.14(2) с нейросетевым декодером против 2.04(2) с ансамблевым паросочетанием на идентичных синдромах Willow | Google Quantum AI | D[2]G |
Производство, материалы и цепочка поставок
Выделенного кремния нет и, в отличие от декодеров на паросочетании или кластеризации, нет заявленного расхода ресурсов FPGA, который можно было бы проверить G. Стоимость — это трафик плоскости управления: события детектирования наружу, обновления параметров внутрь, по собственному каналу декодера; вендор-нейтральной версией этого служит время кругового обхода NVQLink — 3.84 µs в среднем и 3.96 µs максимум CG. Обновления идут на медленной временной шкале, вне цикла 1.1 µs, — именно поэтому метод уживается с Willow там, где более тяжёлые вычисления в контуре не ужились бы. Поставки — это мощности GPU/TPU плюс стек управления; отдельного правила экспортного контроля нет.
Роль в стеке
Требует декодера в контуре, относительно которого и ведётся подстройка, — работающего в реальном времени нейросетевого декодера AlphaQubit2, у которого по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет отдельной публикации и который существует только внутри работы по RL G. Только сверхпроводниковые трансмоны; производный раунд не меняется и равен 0.65 µs против измеренного цикла QEC 1.1 µs, ~0.91 MHz. Верификация: для рекордного прогона Λ нет, воспроизведения на второй платформе нет, а единственное живое нейросетевое декодирование в замкнутом контуре где-либо ещё — это демонстрация с d=3 и контуром 550 ns D[6]. Конфликт значений: 20% и >1,000 параметров идут из отраслевой прессы P[3], тогда как аннотация даёт 3.5× D[1]; доверять следует статье.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Google Quantum AI | разработчик | США | Управление на RL, AlphaQubit2, Willow | D[1] |
| Google DeepMind | разработчик | Великобритания | Нейросетевые декодеры, линия AlphaQubit | D[4] |
| Q-CTRL | поставщик | Австралия | Калибровочное ПО Boulder Opal | C[5] |
| IQA Shenzhen | исследования | Китай | Единственное живое нейросетевое декодирование в замкнутом контуре | D[6] |
Деньги.
2024-10-08 · Q-CTRL · расширенный раунд Series B · USD 113 M (AUD 166 M) · ведущий инвестор GP Bullhound · закрыт C[5]
2025-10-03 · Google Quantum AI · поглотила Atlantic Quantum, управление на холодной ступени · сумма не раскрыта PG
2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · IBM — единственный трансмонный вендор, Google отсутствует · ≤$15 M каждому G
Рынок и цепочка поставок. Рынка компонентов нет; оцениваемый заменитель — калибровочное ПО плюс такты GPU/TPU, которые продаёт только Q-CTRL, на платформах Diraq, Oxford Quantum Circuits и Rigetti C[5]. Платит по G3/G4.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства по калибровке QEC под управлением RL по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; Google публикует метод и придерживает декодер — вот где защитный ров.
Дорожные карты и послужной список. Следующий рубеж Google, долгоживущий логический кубит на уровне 10⁻⁶ (без даты): 7.72×10⁻⁴ при d=7 отстоит от него на три порядка и требует d≈25 при Λ≈2 D[2]; в QBI Stage B Google отсутствует G. Q-CTRL поставила Boulder Opal на трёх платформах к 2024-10 — выполнено, но в масштабе, несопоставимом с гугловским.
Стратегическое прочтение. Программная маржа на железе, которым владеет кто-то другой. Если метод разойдётся, его заберут вендоры систем управления и Q-CTRL, а штат калибровщиков сократится; если AlphaQubit2 останется неопубликованным, преимуществом Google будет декодер, а не RL. Угроза замещения: железо, которое меньше дрейфует, — флаксониум, SFQ-управление на холодной ступени — уменьшает саму задачу.
Открытая ниша: величина 3.5× измерена против дрейфа, который внесла та же самая команда. QCVV-коллектив способен задать платформенно-нейтральный протокол внесения дрейфа и отчётности, который сегодня ничем не стандартизован, и закрыть вопрос, двигает ли управление на RL величину Λ или только точечную ошибку при фиксированном расстоянии.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если калибровка с RL в контуре появится на второй платформе либо будет опубликовано Λ для прогона под управлением RL; понизить в статусе, если она останется привязанной только к Willow. Лучший случай к 2029 году: стандарт во всех сверхпроводниковых отказоустойчивых стеках, продаваемый вендорами систем управления. Худший случай: один невоспроизведённый кристалл. Открыто: переживает ли независимая от размера оптимизация выход за пределы моделирования и можно ли сделать контур независимым от декодера?
Источники
[1] Sivak, Morvan, Broughton, Cortiñas et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement learning control of quantum error correction", Nature 655, 2026-07-08 (preprint arXiv:2511.08493, 2025-11-11) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2
[2] Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature 638, 920, 2024-12-09 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y
[3] "Google uses AI reinforcement learning for quantum error correction", The Next Platform, 2026-07-20 P — https://www.nextplatform.com/compute/2026/07/20/google-uses-ai-reinforcement-learning-for-quantum-error-correction/5275023
[4] Bausch et al. (Google DeepMind / Google Quantum AI), "Learning high-accuracy error decoding for quantum processors", Nature 635, 834–840, 2024-11-20 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08148-8
[5] Q-CTRL, "Q-CTRL sets global quantum technology fundraising record, increasing Series B to USD $113M, led by GP Bullhound", 2024-10-08 C — https://q-ctrl.com/blog/q-ctrl-sets-global-quantum-technology-fundraising-record-increasing-series-b-to-usd-113m-led-by-gp-bullhound
[6] Yang, Sun, Wu et al. (IQA Shenzhen / SUSTech / Peking University / Hefei), "Real-time surface-code error correction using an FPGA-based neural-network decoder", arXiv:2605.04892, 2026-05-06 — https://arxiv.org/abs/2605.04892
G AlphaQubit2 is named and described as "a scalable and real-time neural decoder for topological quantum codes" in Sivak, Morvan, Broughton et al. (Google Quantum AI), "Reinforcement… · 2026-07-08 · https://link.springer.com/article/10.1038/s41586-026-10759-2
G Google Quantum AI, "Quantum error correction below the surface code threshold" (Nature 638, 920; arXiv:2408.13687): the real-time decoder for the distance-5 10^6-cycle run is a spe… · 2024-12-09 · https://arxiv.org/abs/2408.13687
G Ding, Hays, Sung, ... Serniak, Oliver (MIT / MIT Lincoln Laboratory), Phys. Rev. X 13, 031035 (2023-09-25): fluxonium CZ with transmon coupler, peak CZ fidelities 99.85-99.9%, rein… · 2023-09-25 · https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035
G Ziad, Zalawadiya, Topal, Camps, Gehér, Stafford, Turner (Riverlane), "Local clustering decoder as a fast and adaptive hardware decoder for the surface code", Nature Communications… · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x
G NVIDIA developer blog (2025-11-17) detail: RoCE round trip 3.84 us mean, 0.035 us standard deviation, 3.96 us MAXIMUM over 1,000 samples (a bounded tail, not just a mean); BP+OSD o… · 2025-11-17 · https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-nvqlink-architecture-integrates-accelerated-computing-with-quantum-processors/
G Atlantic Quantum (fluxonium, cold-stage control) joined Google Quantum AI, 2025-10-03 · 2025-10-03 · https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/
G DARPA QBI Stage B (announced 2025-11-06, ~12 months, up to $15 M each): Atom Computing, Diraq, IBM, IonQ, Nord Quantique, Photonic Inc., Quantinuum, Quantum Motion, QuEra, Silicon… · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
Открытые пункты верификации
- Для прогона с d=7 под управлением RL значение Λ не приводится, поэтому влияние на масштабирование по кодовому расстоянию не измерено.
- Цифры «~20% снижения логической ошибки» и «>1,000 живых параметров управления» встречаются только в отраслевой прессе [3]; аннотация статьи приводит 3.5× и десятки тысяч параметров в моделировании.
- У AlphaQubit2 по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет отдельной публикации.
- Воспроизведения калибровки с RL в контуре на второй платформе не найдено.
- Раунд Series B у Q-CTRL компания приводит как USD 113 M, а австралийская отраслевая пресса — как «167 M», что есть пересчёт той же цифры AUD $166 M; преимущество имеет релиз компании.
Microwave–optical transducer (useful efficiency)
A quantum-coherent microwave-to-telecom converter good enough to entangle superconducting processors in separate refrigerators; nothing in 2026 comes close.
Verdict. No device combines efficiency above 50%, added noise well below one photon and MHz repetition; IBM's analysis puts the gap at three orders of magnitude on all three axes at once.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The slot is a device converting an itinerant microwave photon at a transmon's frequency (4–10 GHz) into a telecom photon near 194 THz with the quantum state intact, and back, so two dilution refrigerators can be entangled over ordinary fibre instead of a cryogenic coaxial bridge. Three mechanisms compete, all parametric beam-splitter interactions driven by a strong optical pump: electro-optic in lithium niobate, piezo-optomechanical via a GHz phonon, and magneto-optic via a magnon in yttrium iron garnet. One quantity governs all three: cooperativity C = 4g²/κ₁κ₂ [1] — efficiency rises with C, input-referred added noise falls as N_add ∝ n_th/C. The line runs from cavity optomechanics of 2010–2013 to the first quantum-enabled microwave–optical interface, an electro-optic device at 60 mK with sub-photon added noise (2022, IST Austria) D[1].
Coordinates. Carrier affinity: fully fabricated — a lithographic cavity. Characteristic time and determinism: no gate time defined; entanglement through the link is heralded, never deterministic. Readout: none of its own. Mobility: flying — the carrier leaves the refrigerator. Control at placement: electro-optic, pumped optically at millikelvin. Dominant error as the code sees it: loss — heralded photon loss (erasure), plus pump-induced thermal photons creating false heralds. Manufacturing: photonic integrated circuit on superconducting resonators.
Physics & limits
Everything hard here follows from one ratio: an optical photon is about 2×10⁴ times more energetic than a microwave one. A 1,550 nm photon carries 0.80 eV — roughly 9,300 K — and must be delivered in quantity to a stage whose cooling budget is a few hundred microwatts at 20 mK. Absorbed pump light breaks Cooper pairs and heats the phonon bath, and that heat reappears as thermal occupation in the mode carrying the qubit signal. Push the pump and efficiency rises together with added noise; back off and the device is quantum-limited but converts almost nothing. The trade shows up as duty cycle: the highest-efficiency electro-opto-mechanical device in the literature ran at 5,000 µs repetition and 0.22 kHz bandwidth D[3].
The useful condition is η > 1/2 with N_add ≪ 1 S[1], and the asymmetry matters: loss can be heralded away at the cost of rate, excess noise cannot be removed at all. The code therefore sees erasure plus a rate penalty when the device is good, and irreducible infidelity when it is not. What would move the floor: more nonlinearity per watt dissipated, superconductors tolerating pump light, and protocols that stop demanding determinism — the QphoX/IST claim that heralding plus distillation reaches >99% Bell fidelity with transducers that already exist S[3], against IBM's calculation that 99.7% remote gates at MHz rates need "3 orders of magnitude in added noise, efficiency, and repetition rates" S[2]. That disagreement is the live question.
Engineering state of the art
Each record belongs to a different device; no two can be had at once.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2018 | Total efficiency 47%, added noise far above one photon | Higginbotham et al., NIST/JILA | D[1] |
| 2022 | Internal efficiency 99.5%, total 15%, added noise 0.16 photons at 60 mK, pulsed | Sahu et al., IST Austria | D[1] |
| 2022 | Efficiency 0.38 at 5,000 µs repetition, 2.2×10⁻⁴ MHz bandwidth | Brubaker et al., JILA | D[3] |
| 2024 | Total efficiency 3×10⁻⁶, ~10 µs repetition, 15 MHz bandwidth, 6 added photons | Weaver et al., QphoX | D[3] |
| 2025-02 | Optical readout of a superconducting qubit through a transducer | QphoX, Rigetti, Qblox | C[8] |
| 2025 | Added noise 0.12 photons at 30 MHz bandwidth (thin-film LiNbO₃) | Warner et al. | D[1] |
| Quantity | Best demonstrated | Needed | Shortfall |
|---|---|---|---|
| Total efficiency | 15% pulsed D[1]; 3×10⁻⁶ against a real qubit D[3] | > 50% S[1] | 3–5 orders |
| Added noise | 0.12–0.16 photons D[1] | ≪ 1 | in isolation only |
| Repetition | 5.9–10 µs at low efficiency D[3] | MHz, continuous | 1–3 orders |
| All three at once | none | — | 3 orders each S[2] |
The dominant budget term is pump-induced heating — efficiency per microwatt of pump, the metric [3] argues should replace efficiency, because cooling capacity rather than conversion physics caps channel count.
Manufacturing, materials & supply chain
Every published transducer is a single research die: no wafer-level yield or uniformity data for any platform as of 3 Sep 2026, and no foundry process of record. The candidate stacks — thin-film lithium niobate on insulator, silicon nitride, barium titanate, silicon optomechanical crystals — are the materials of the photonic-IC foundry slot this one requires, where 300-mm capability is proven for another purpose: PsiQuantum's Omega runs barium-titanate switches and superconducting nanowire detectors on GlobalFoundries 300 mm at median detector efficiency 93.4% D[11]. Nobody has put a transducer on that route. Lithium-niobate substrates come from a small, largely Chinese supplier base, refrigerators with optical feedthroughs from Bluefors and Oxford Instruments; the binding constraint is cooling power at 20 mK, which nobody sells more of. Export exposure: the US Bureau of Industry and Security interim final rule of 2024-09-06 controls quantum computers, components and cryogenic equipment, but no ECCN names the transducer (mapping unverified below).
Control, readout & I/O burden
Per channel: a pump fibre into the mixing chamber, a microwave line, a filter chain, and photon-counting or heterodyne detection. Fibre carries almost no static heat load — the load is the pump, tens of microwatts to milliwatts per channel against a few hundred microwatts of cooling at 20 mK. At 10³ channels that budget is exceeded by two to three orders unless efficiency per microwatt improves comparably; 10⁴ and 10⁶ are not discussable. Heralding needs a round trip to a mid-point detector at ~5 ns per metre, so a 10 m link costs ~100 ns against 6–10 µs repetition D[3]: the transducer, not the speed of light, is the slow element.
Role in the stack
The only path served is superconducting transmons (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). It requires the transmon and a photonic-IC foundry able to co-integrate electro-optic or optomechanical structures with superconducting resonators and detectors, and it replaces the cryogenic microwave link between refrigerators — competition, not complement: IBM has fabricated Loon with c-couplers and coupled two cryogenic cells (Aug 2026) C[9] while its own researchers publish the analysis showing optical links are three orders away S[2]. The off-diagonal reading: this cell sits where a superconducting-qubit row crosses a photonic-fabrication column, which is why no vendor owns it. Derived clock: transport dominates at about 1.0×10⁻⁵ s (the 6–10 µs repetition D[3]) against 159 ns of gate layers and 282 ns readout, so derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset runs ~16× the 0.65 µs on-chip round. Neighbouring empty slots: the cryogenic microwave link at multi-refrigerator scale, and the photonic-IC foundry line.
Verification (QCVV)
Total efficiency is a calibrated scattering ratio between microwave and optical ports, so the number depends on where the reference planes sit — internal efficiency excludes coupling and is not what a link cares about. Added noise is input-referred with the pump running. The protocols miss duty cycle and thermal recovery time, routinely absent from headline claims, and end-to-end link fidelity with a real qubit at each end, never reported between two refrigerators. Conflicts: [1] lists 47% (2018) as the efficiency record while [3] tabulates 0.38 (2022) with the repetition time that makes it meaningful — both correct, incomparable; the figures reported alongside a duty cycle [3] are the ones to trust. The headline device in the technology-graph record (15% total, 0.16 photons) and the device used to read a qubit (3×10⁻⁶) differ by ~5×10⁴ D[1]D[3].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QphoX | developer | Netherlands | Piezo-optomechanical "quantum modem"; optical readout of a Rigetti transmon; multi-channel programme at the NQCC | C[5]C[4] |
| IST Austria (Fink) | research | Austria | Bulk-LiNbO₃ device holding the internal-efficiency and noise records; co-author of the optical-link architecture | D[1]S[3] |
| Stanford (Safavi-Naeini) | research | USA | Piezo-optomechanical silicon crystals; 2023 and 2025 noise and bandwidth records | D[1]D[3] |
| IBM | user / analyst | USA | Published the requirements analysis and a distillation protocol; building microwave links instead | S[2]C[9] |
| Rigetti | user | USA | Supplies Novera QPUs as the microwave side of optical-readout experiments | C[4] |
| NQCC | user / funder | UK | Hosts the multi-channel optical-readout system under an Innovate UK and RVO Eureka grant | C[4] |
| Nu Quantum | adjacent developer | UK | Quantum Networking Unit for data centres; performs no microwave-optical conversion | C[6] |
| Photonic Inc | substitution threat | Canada | Silicon T-centres emit telecom photons natively, bypassing transduction | PG[13] |
| Bluefors | supplier | Finland | Refrigerators with optical feedthroughs; cooling power caps channel count | S[3] |
Money.
- 2024-01-17 · QphoX · Series A · €8 M · QDNL Participations (lead), EIC Fund, Quantonation, Speedinvest, High-Tech Gründerfonds, Delft Enterprises · cumulative €10 M with a €2 M 2021 seed · closed C[5]
- 2025-05-06 · QphoX, Rigetti and NQCC · Eureka grant (RVO and Innovate UK), 33 months, multi-channel optical readout of a 9-qubit Novera at the NQCC · undisclosed · announced C[4]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · eleven teams, up to $15 M each — no transducer company listed, nor on Stage A · programme · announced G[12]
- 2025-12-10 · Nu Quantum · Series A · $60 M · National Grid Partners (lead), Gresham House, Morpheus, Amadeus, IQ Capital, Ahren, NSSIF, Sumitomo/Presidio · closed C[6]
- 2026-05-12 · Photonic Inc · final close · 200 M at 2 B, $350 M total · Microsoft among returning investors · closed PG[13]
- 2025-06-10 · IBM · $10 B commitment and roadmap · modularity money goes to microwave couplers, not optics · announced R[10]
The ledger is the finding: disclosed private capital in transduction as a product is about €10 M, at one company, closed two and a half years ago. Adjacent networking raised six times that in one round without touching conversion, and the largest benchmarking programme in the field funds no transducer team.
Market & supply chain. Nobody sells a transducer; QphoX's modem is a grant-funded research instrument. The enabling market is photonic — lithium-niobate substrates, silicon nitride and barium titanate foundry runs, nanowire detectors, cryogenic feedthroughs — with concentration risk highest in substrates and refrigerators. G6 networking pays first and G4 large-scale fault tolerance is the real prize, since multi-refrigerator scale-out is the only route past a few thousand transmons per fridge; G7 benefits indirectly as fibre replaces coax. G1, G2 and G5 do not pay for it at all, which is why venture money has not arrived.
IP & standards. No dated patent-family count from a named database was obtained (unverified below). No interoperability standard exists for a microwave-optical quantum link; the only fixed interface is the telecom fibre plant and the ITU wavelength grid, which is why serious designs target the C band.
Roadmaps & track record. QphoX (promised 2024-01 · optical readout of a commercial QPU · delivered, Nature Physics 2025-02 C[8]). QphoX–Rigetti–NQCC (promised 2025-05 · multi-channel readout of nine Novera qubits in 33 months, due early 2028 · no public result as of 2026-09-03 C[4]). Nu Quantum (promised · Networking Unit in 2025 · announced, no published rate or fidelity C[6]). IBM (promised 2025-06 · module couplers with Cockatoo in 2027 · Loon and two coupled cryogenic cells fabricated 2026-08, on schedule C[9]R[10]). QphoX has done the only thing a customer can inspect, on thin capital; IBM's analysis is credible precisely because IBM has no interest in an optimistic answer; Nu Quantum is well funded but solving the layer above. Nobody has published a dated roadmap to efficiency above one half with sub-photon noise, so 2030 in the technology graph is a placeholder.
Strategic reading. If the slot fills, superconducting vendors escape the single-refrigerator ceiling and microwave couplers become a stopgap; winners are photonic foundries, detector vendors and whoever owns the transducer IP, losers are cryogenic-cabling and very-large-refrigerator suppliers. If it stays empty, winners are the platforms whose carriers are already optical — trapped ions with frequency conversion, silicon T-centres, neutral atoms. Bargaining power sits with the QPU vendors: they have an alternative and the suppliers do not.
Open niche: the sharpest unoccupied position here is metrological. The field has no agreed acceptance test and its headline numbers are not comparable across groups; a QCVV house could define and run one — total efficiency end-to-end including fibre coupling and duty cycle, added noise referred to the qubit port, heralded Bell fidelity per attempt, and thermal recovery time after a pump pulse, reported as one tuple, with any national lab hosting a link as first customer. The second position is on the microwave side: heralded links need feed-forward inside the refrigerator, and millikelvin single-flux-quantum logic is now demonstrated for qubit control, so SFQ herald-and-switch logic closing the loop cold rather than at 300 K is an adjacent contribution.
Outlook & open questions
Confirm if any group publishes one device measured at total efficiency ≥ 5%, added noise ≤ 0.2 photons and duty cycle ≥ 10% simultaneously; if the QphoX–Rigetti–NQCC programme shows ≥ 4 simultaneous optical readout channels; or if heralded entanglement between transmons in two separate refrigerators is measured above 90% Bell fidelity. Demote the slot to "bypassed" if by September 2028 no remote optical Bell pair between transmons exists and IBM's Cockatoo couplers have shipped. Best case by 2029: a four-to-eight-channel module at roughly 10% efficiency, ~0.1 added photons, a few hundred kHz herald rate S[2]S[3]; worst case, single-channel laboratory demonstrations only and the slot still empty in 2030.
Open questions. (1) Does pump power per channel scale sub-linearly, or does the mixing chamber cap channel count at order ten? (2) Is η > 1/2 actually required, or does heralding plus distillation make η ≈ 10⁻² usable — the direct [2] versus [3] disagreement? (3) Which material wins, thin-film lithium niobate for bandwidth or silicon optomechanics for noise? (4) Who pays, given no transducer team in QBI and about €10 M of disclosed private capital? (5) Will a superconducting vendor acquire a transducer team or build in-house? Watch the NQCC multi-channel milestone and IBM's Cockatoo delivery in 2027.
Sources
[1] Aditto, Ifty, Zahin (BUET; BRAC University), "Toward Scalable Heterogeneous Quantum Networks: Microwave-Optical Transduction Across Platforms", arXiv:2605.26976, 2026-05 — https://arxiv.org/html/2605.26976
[2] Dirnegger, Malekakhlagh, Siddhu, Rao, Xiong, Kumph, Orcutt, Falk (IBM), "Distilled remote entanglement between superconducting qubits across optical channels", arXiv:2503.10842, 2025-03-13, revised 2026-02-10 — https://arxiv.org/abs/2503.10842
[3] Weaver, Arnold, Weaver, Gröblacher, Stockill (QphoX; IST Austria; TU Delft), "Scalable Quantum Computing with Optical Links", arXiv:2505.00542, 2025-05-01 — https://arxiv.org/html/2505.00542v1
[4] QphoX, Rigetti and the NQCC, "Collaboration on multi-channel optical readout of quantum processors", Rigetti investor release, 2025-05-06 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/qphox-rigetti-and-nqcc-announce-collaboration-multi-channel
[5] QphoX, "QphoX raises €8M to bring quantum modem technology to market", company newsroom, 2024-01-17 C — https://qphox.eu/news/qphox-raises-e8m-to-bring-quantum-modem-technology-to-market-building-towards-the-quantum-internet/
[6] Nu Quantum, "Nu Quantum raises $60M Series A in largest financing round for quantum computer networking", company newsroom, 2025-12-10 C — https://www.nu-quantum.com/news/nu-quantum-raises-60m-series-a-in-largest-financing-round-for-quantum-computer-networking
[7] Quantum Computing Report, "QphoX, Rigetti, and Qblox demonstrate optical readout technique for superconducting qubits", 2025-02-14 P — https://quantumcomputingreport.com/qphox-rigetti-and-qblox-demonstrate-optical-readout-technique-for-superconducting-qubits/
[8] Rigetti, "Research from QphoX, Rigetti, and Qblox demonstrating optical readout technique for superconducting qubits published in Nature Physics", investor release, 2025 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/research-qphox-rigetti-and-qblox-demonstrating-optical-readout
[9] IBM Quantum, "Modular cryogenics" (Loon; two coupled cryogenic cells), 2026-08 C — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[10] IBM, "IBM sets the course to build the world's first large-scale, fault-tolerant quantum computer" (Starling 2029, Cockatoo 2027), newsroom, 2025-06-10 R — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center
[11] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[12] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[13] Quantum Computing Report, "Photonic Inc. reaches 2B valuation with 200M final close", 2026-05-12 P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
Open verification items
- Primary papers behind the per-platform records (Sahu 2022, Higginbotham 2018, Warner 2025, Sonar 2025) were not consulted directly; values come from the tables of review [1] and inherit its transcription risk. Review [1] is a preprint by authors with no experimental record in the field.
- Conflict: [1] reports 47% (2018) as the total-efficiency record; [3] tabulates 0.38 (2022) at 5,000 µs repetition. Both stand; [3] preferred because it reports duty cycle alongside efficiency.
- Conflict: the headline figures in the technology-graph record (total efficiency 15%, added noise 0.16) versus the integrated device used with a qubit (3×10⁻⁶) — a factor ~5×10⁴ [1][3].
- Substantive conflict: [2] (IBM) requires three orders of improvement on noise, efficiency and repetition rate; [3] (QphoX/IST) claims >99% Bell fidelity with existing transducer performance via protocol design. Unresolved.
- The Nature Physics paper for the QphoX–Rigetti–Qblox optical readout: exact title, authors, publication date and measured readout fidelity not obtained ([7] paywalled, [8] not itemised).
- Export control: the specific ECCN applying to microwave-optical transducers under the BIS interim final rule of 2024-09-06 was not verified.
- No dated patent-family count from a named database was obtained for this slot.
- QphoX funding after 2024-01 and Nu Quantum cumulative funding are not disclosed by the sources used.
- No 2026 transduction record was found; the most recent primary device numbers date to 2025.
Микроволново-оптический преобразователь (полезная эффективность)
Квантово-когерентный преобразователь микроволнового диапазона в телеком-диапазон, достаточно хороший, чтобы запутывать сверхпроводящие процессоры в разных криостатах; в 2026 году к этому не приблизилось ничто.
Вердикт. Ни одно устройство не сочетает эффективность выше 50%, добавленный шум существенно ниже одного фотона и мегагерцевую частоту повторения; расчёт IBM оценивает разрыв в три порядка сразу по всем трём осям.
Λ = коэффициент подавления ошибки на шаг расстояния кода; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей, принятые в отчёте (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Слот занимает устройство, преобразующее распространяющийся микроволновый фотон на частоте трансмона (4–10 GHz) в телеком-фотон вблизи 194 THz с сохранением квантового состояния — и обратно, чтобы два рефрижератора растворения можно было запутать по обычному волокну, а не по криогенному коаксиальному мосту. Конкурируют три механизма, и все три суть параметрические взаимодействия типа светоделителя, возбуждаемые мощной оптической накачкой: электрооптический в ниобате лития, пьезооптомеханический через фонон гигагерцевого диапазона и магнитооптический через магнон в железоиттриевом гранате. Все три подчиняются одной величине — кооперативности C = 4g²/κ₁κ₂ [1]: эффективность растёт с C, а приведённый ко входу добавленный шум падает как N_add ∝ n_th/C. Линия происхождения тянется от резонаторной оптомеханики 2010–2013 годов к первому квантово-пригодному микроволново-оптическому интерфейсу — электрооптическому устройству при 60 mK с субфотонным добавленным шумом (2022, IST Austria) D[1].
Координаты. Сродство к носителю: полностью изготавливаемое — литографический резонатор. Характерное время и детерминизм: время гейта не определено; запутывание через эту связь геральдированное (heralded), но никогда не детерминированное. Считывание: собственного нет. Подвижность: летающий носитель — он покидает рефрижератор. Управление и его размещение: электрооптическое, с оптической накачкой при милликельвинах. Доминирующая ошибка, как её видит код: потери — геральдированная потеря фотона (стирание, erasure) плюс тепловые фотоны от накачки, порождающие ложные геральдирующие срабатывания. Производство: фотонная интегральная схема (PIC) на сверхпроводящих резонаторах.
Физика и пределы
Всё трудное здесь вытекает из одного отношения: оптический фотон примерно в 2×10⁴ раз энергичнее микроволнового. Фотон 1,550 nm несёт 0.80 eV — примерно 9,300 K — и должен подаваться в количестве на ступень, чей бюджет охлаждения составляет несколько сотен микроватт при 20 mK. Поглощённый свет накачки разрывает куперовские пары и разогревает фононную баню, а это тепло возвращается в виде тепловой заселённости моды, несущей кубитный сигнал. Усильте накачку — эффективность вырастет вместе с добавленным шумом; ослабьте её — устройство станет квантово-ограниченным, но не будет преобразовывать почти ничего. Этот компромисс проявляется через скважность (duty cycle): наиболее эффективное электрооптомеханическое устройство в литературе работало с периодом повторения 5,000 µs и полосой 0.22 kHz D[3].
Полезное условие — η > 1/2 при N_add ≪ 1 S[1], и асимметрия здесь важна: потери можно отгеральдировать ценой скорости, а избыточный шум нельзя убрать вовсе. Поэтому код видит стирание плюс потерю темпа, когда устройство хорошее, и неустранимую неточность, когда оно плохое. Что сдвинуло бы нижний предел: больше нелинейности на ватт рассеиваемой мощности, сверхпроводники, терпимые к свету накачки, и протоколы, перестающие требовать детерминизма — утверждение QphoX/IST, что геральдирование плюс дистилляция дают белловскую точность (fidelity) >99% на уже существующих преобразователях S[3], против расчёта IBM, согласно которому удалённые гейты с точностью 99.7% на мегагерцевых темпах требуют «3 порядков по добавленному шуму, эффективности и частоте повторения» S[2]. Это разногласие и есть живой вопрос.
Инженерное состояние (state of the art)
Каждый рекорд принадлежит отдельному устройству; никакие два не удаётся получить одновременно.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2018 | Полная эффективность 47%, добавленный шум много выше одного фотона | Higginbotham et al., NIST/JILA | D[1] |
| 2022 | Внутренняя эффективность 99.5%, полная 15%, добавленный шум 0.16 фотона при 60 mK, импульсный режим | Sahu et al., IST Austria | D[1] |
| 2022 | Эффективность 0.38 при периоде повторения 5,000 µs, полоса 2.2×10⁻⁴ MHz | Brubaker et al., JILA | D[3] |
| 2024 | Полная эффективность 3×10⁻⁶, повторение ~10 µs, полоса 15 MHz, 6 добавленных фотонов | Weaver et al., QphoX | D[3] |
| 2025-02 | Оптическое считывание сверхпроводящего кубита через преобразователь | QphoX, Rigetti, Qblox | C[8] |
| 2025 | Добавленный шум 0.12 фотона при полосе 30 MHz (плёночный LiNbO₃) | Warner et al. | D[1] |
| Величина | Лучшее продемонстрированное | Требуется | Отставание |
|---|---|---|---|
| Полная эффективность | 15% в импульсном режиме D[1]; 3×10⁻⁶ против реального кубита D[3] | > 50% S[1] | 3–5 порядков |
| Добавленный шум | 0.12–0.16 фотона D[1] | ≪ 1 | только по отдельности |
| Повторение | 5.9–10 µs при низкой эффективности D[3] | MHz, непрерывно | 1–3 порядка |
| Все три сразу | нет | — | по 3 порядка каждое S[2] |
Доминирующий член бюджета — нагрев накачкой: эффективность на микроватт накачки, метрика, которая, как доказывает [3], должна заменить собой эффективность, поскольку число каналов ограничивает холодопроизводительность, а не физика преобразования.
Производство, материалы и цепочка поставок
Каждый опубликованный преобразователь — это единичный исследовательский кристалл: по состоянию на 3 сентября 2026 г. нет ни данных по выходу годных или однородности на уровне пластины ни для одной платформы, ни квалифицированного фабричного процесса (process of record). Кандидатные стеки — плёночный ниобат лития на изоляторе, нитрид кремния, титанат бария, кремниевые оптомеханические кристаллы — это материалы того самого слота фотонной фабрики, который данному узлу и требуется и где возможности 300-mm уже доказаны для другой задачи: Omega от PsiQuantum использует переключатели на титанате бария и сверхпроводниковые нанопроволочные детекторы на 300 mm линии GlobalFoundries при медианной эффективности детекторов 93.4% D[11]. Преобразователь на этот маршрут не поставил никто. Подложки ниобата лития поступают от небольшой и преимущественно китайской базы поставщиков, рефрижераторы с оптическими вводами — от Bluefors и Oxford Instruments; связывающим ограничением остаётся холодопроизводительность при 20 mK, которой больше никто не продаёт. Экспортная уязвимость: промежуточное окончательное правило Bureau of Industry and Security США от 2024-09-06 контролирует квантовые компьютеры, компоненты и криогенное оборудование, но ни один ECCN не называет преобразователь напрямую (отображение не верифицировано, см. ниже).
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
На канал: волокно накачки в камеру смешения, микроволновая линия, тракт фильтров и счёт фотонов либо гетеродинное детектирование. Волокно практически не даёт статической тепловой нагрузки — нагрузка идёт от накачки: от десятков микроватт до милливатт на канал против нескольких сотен микроватт охлаждения при 20 mK. На 10³ каналов этот бюджет превышен на два-три порядка, если только эффективность на микроватт не улучшится в сопоставимой мере; 10⁴ и 10⁶ обсуждению не подлежат. Геральдированию нужен полный оборот до детектора в средней точке при ~5 ns на метр, так что связь длиной 10 m стоит ~100 ns против 6–10 µs периода повторения D[3]: медленный элемент здесь — преобразователь, а не скорость света.
Роль в стеке
Единственный обслуживаемый путь платформы — сверхпроводящие трансмоны (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu). Узлу требуются сам трансмон и фотонная фабрика, способная соинтегрировать электрооптические или оптомеханические структуры со сверхпроводящими резонаторами и детекторами, а замещает он криогенную микроволновую связь между рефрижераторами — то есть это конкуренция, а не дополнение: IBM изготовила Loon с c-couplers и соединила две криогенные ячейки (август 2026 г.) C[9], тогда как её собственные исследователи публикуют расчёт, показывающий, что оптические связи отстают на три порядка S[2]. Внедиагональное прочтение: эта клетка стоит на пересечении строки сверхпроводящих кубитов и столбца фотонного производства, и именно поэтому ею не владеет ни один вендор. Производный такт: доминирует транспорт — около 1.0×10⁻⁵ s (период повторения 6–10 µs D[3]) против 159 ns слоёв гейтов и 282 ns считывания, так что производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс идёт примерно в 16 раз дольше внутрикристального раунда 0.65 µs. Соседние пустые слоты: криогенная микроволновая связь на масштабе многих рефрижераторов и линия фотонной фабрики.
Верификация (QCVV)
Полная эффективность — это калиброванное отношение рассеяния между микроволновым и оптическим портами, поэтому цифра зависит от того, где проведены опорные плоскости: внутренняя эффективность исключает связь с портами и не является тем, что важно для линии связи. Добавленный шум приводится ко входу при работающей накачке. Протоколы упускают скважность и время теплового восстановления, которые рутинно отсутствуют в заглавных заявлениях, а также сквозную точность связи с реальным кубитом на каждом конце, ни разу не измеренную между двумя рефрижераторами. Противоречия: [1] указывает 47% (2018) как рекорд эффективности, тогда как [3] приводит в таблице 0.38 (2022) вместе с периодом повторения, который придаёт этой цифре смысл, — оба верны и несопоставимы; доверять следует показателям, сообщаемым вместе со скважностью [3]. Заглавное устройство в записи графа технологий (полные 15%, 0.16 фотона) и устройство, использованное для считывания кубита (3×10⁻⁶), различаются в ~5×10⁴ раз D[1]D[3].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QphoX | разработчик | Нидерланды | Пьезооптомеханический «квантовый модем»; оптическое считывание трансмона Rigetti; многоканальная программа в NQCC | C[5]C[4] |
| IST Austria (Fink) | исследования | Австрия | Устройство на объёмном LiNbO₃, держащее рекорды по внутренней эффективности и шуму; соавтор архитектуры оптической связи | D[1]S[3] |
| Stanford (Safavi-Naeini) | исследования | США | Пьезооптомеханические кремниевые кристаллы; рекорды по шуму и полосе 2023 и 2025 годов | D[1]D[3] |
| IBM | пользователь / аналитик | США | Опубликовала анализ требований и протокол дистилляции; строит при этом микроволновые связи | S[2]C[9] |
| Rigetti | пользователь | США | Поставляет QPU Novera как микроволновую сторону экспериментов по оптическому считыванию | C[4] |
| NQCC | пользователь / финансирующая сторона | Великобритания | Размещает многоканальную систему оптического считывания по гранту Innovate UK и RVO Eureka | C[4] |
| Nu Quantum | смежный разработчик | Великобритания | Quantum Networking Unit для дата-центров; микроволново-оптического преобразования не выполняет | C[6] |
| Photonic Inc | угроза замещения | Канада | Кремниевые T-центры излучают телеком-фотоны нативно, минуя преобразование | PG[13] |
| Bluefors | поставщик | Финляндия | Рефрижераторы с оптическими вводами; холодопроизводительность ограничивает число каналов | S[3] |
Деньги.
- 2024-01-17 · QphoX · раунд серии A · €8 M · QDNL Participations (лид), EIC Fund, Quantonation, Speedinvest, High-Tech Gründerfonds, Delft Enterprises · накопленно €10 M с учётом посевных €2 M в 2021 г. · закрыт C[5]
- 2025-05-06 · QphoX, Rigetti и NQCC · грант Eureka (RVO и Innovate UK), 33 месяца, многоканальное оптическое считывание 9-кубитной Novera в NQCC · сумма не раскрыта · объявлено C[4]
- 2025-11-06 · DARPA QBI Stage B · одиннадцать команд, до $15 M каждой — ни одной компании-производителя преобразователей в списке, как и на Stage A · программа · объявлено G[12]
- 2025-12-10 · Nu Quantum · раунд серии A · $60 M · National Grid Partners (лид), Gresham House, Morpheus, Amadeus, IQ Capital, Ahren, NSSIF, Sumitomo/Presidio · закрыт C[6]
- 2026-05-12 · Photonic Inc · финальное закрытие · 200 M при оценке 2 B, всего $350 M · среди повторно вошедших инвесторов Microsoft · закрыт PG[13]
- 2025-06-10 · IBM · обязательство на $10 B и дорожная карта · деньги на модульность идут в микроволновые каплеры, а не в оптику · объявлено R[10]
Сам этот перечень и есть вывод: раскрытый частный капитал в преобразовании как продукте составляет около €10 M, в одной компании, и закрыт два с половиной года назад. Смежные сетевые технологии подняли вшестеро больше за один раунд, не касаясь преобразования вовсе, а крупнейшая программа бенчмаркинга в отрасли не финансирует ни одной команды по преобразователям.
Рынок и цепочка поставок. Преобразователи не продаёт никто; модем QphoX — это исследовательский прибор, созданный на грант. Обеспечивающий рынок фотонный: подложки ниобата лития, фабричные запуски по нитриду кремния и титанату бария, нанопроволочные детекторы, криогенные вводы, — причём риск концентрации выше всего в подложках и рефрижераторах. Первым платит сетевая цель G6, а настоящий приз — крупномасштабная отказоустойчивость G4, поскольку масштабирование на много рефрижераторов есть единственный путь за пределы нескольких тысяч трансмонов на криостат; G7 выигрывает косвенно, по мере вытеснения коаксиала волокном. G1, G2 и G5 не платят за это вовсе — потому венчурные деньги и не пришли.
ИС и стандарты. Датированного счёта патентных семейств из поименованной базы данных получить не удалось (см. неверифицированное ниже). Стандарта интероперабельности для микроволново-оптической квантовой связи не существует; единственный фиксированный интерфейс — это телеком-волоконная инфраструктура и сетка длин волн ITU, и именно поэтому серьёзные разработки нацелены на C-диапазон.
Дорожные карты и послужной список. QphoX (обещано 2024-01 · оптическое считывание коммерческого QPU · выполнено, Nature Physics 2025-02 C[8]). QphoX–Rigetti–NQCC (обещано 2025-05 · многоканальное считывание девяти кубитов Novera за 33 месяца, срок — начало 2028 г. · публичного результата по состоянию на 2026-09-03 нет C[4]). Nu Quantum (обещано · Networking Unit в 2025 г. · объявлено, ни темпа, ни точности не опубликовано C[6]). IBM (обещано 2025-06 · межмодульные каплеры вместе с Cockatoo в 2027 г. · Loon и две соединённые криогенные ячейки изготовлены в августе 2026 г., в срок C[9]R[10]). QphoX сделала единственное, что заказчик может проинспектировать, — и на тонком капитале; анализ IBM заслуживает доверия именно потому, что IBM не заинтересована в оптимистичном ответе; Nu Quantum хорошо профинансирована, но решает задачу слоем выше. Датированной дорожной карты к эффективности выше одной второй при субфотонном шуме не публиковал никто, так что 2030 год в графе технологий — заполнитель.
Стратегическое прочтение. Если слот заполнится, сверхпроводящие вендоры вырвутся из потолка одного рефрижератора, а микроволновые каплеры станут временной мерой; выиграют фотонные фабрики, поставщики детекторов и владелец ИС на преобразователь, проиграют поставщики криогенной кабельной обвязки и очень больших рефрижераторов. Если слот останется пустым, выиграют платформы, чьи носители изначально оптические, — ионы в ловушках с преобразованием частоты, кремниевые T-центры, нейтральные атомы. Переговорная сила у вендоров QPU: у них есть альтернатива, а у поставщиков её нет.
Открытая ниша: самая острая незанятая позиция здесь метрологическая. У области нет согласованного приёмочного теста, и её заглавные цифры несопоставимы между группами; QCVV-компания могла бы такой тест определить и проводить — полная сквозная эффективность с учётом ввода в волокно и скважности, добавленный шум, приведённый к кубитному порту, геральдированная белловская точность на попытку и время теплового восстановления после импульса накачки, сообщаемые как один кортеж, — а первым заказчиком стала бы любая национальная лаборатория, разворачивающая линию связи. Вторая позиция — со стороны микроволн: геральдированным связям нужен feed-forward внутри рефрижератора, а милликельвиновая логика на одиночных квантах магнитного потока уже продемонстрирована для управления кубитами, так что логика геральдирования и коммутации на SFQ, замыкающая петлю в холоде, а не при 300 K, — смежный вклад.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждают, если какая-либо группа опубликует одно устройство, измеренное при полной эффективности ≥ 5%, добавленном шуме ≤ 0.2 фотона и скважности ≥ 10% одновременно; если программа QphoX–Rigetti–NQCC покажет ≥ 4 одновременных каналов оптического считывания; или если геральдированное запутывание между трансмонами в двух отдельных рефрижераторах будет измерено с белловской точностью выше 90%. Понижают слот до статуса «обойдён», если к сентябрю 2028 г. не будет существовать удалённой оптической пары Белла между трансмонами, а каплеры Cockatoo от IBM уже будут поставлены. Лучший случай к 2029 г.: модуль на четыре-восемь каналов с эффективностью порядка 10%, ~0.1 добавленного фотона и темпом геральдирования в несколько сотен kHz S[2]S[3]; худший — только одноканальные лабораторные демонстрации и слот, по-прежнему пустой в 2030 году.
Открытые вопросы. (1) Масштабируется ли мощность накачки на канал сублинейно — или камера смешения ограничивает число каналов порядком десяти? (2) Действительно ли требуется η > 1/2 — или геральдирование плюс дистилляция делают пригодным η ≈ 10⁻², то есть прямое разногласие [2] против [3]? (3) Какой материал победит: плёночный ниобат лития ради полосы или кремниевая оптомеханика ради шума? (4) Кто будет платить, если в QBI нет ни одной команды по преобразователям, а раскрытого частного капитала около €10 M? (5) Купит ли сверхпроводниковый вендор команду по преобразователям — или построит своё? Следить за многоканальной вехой NQCC и за поставкой Cockatoo от IBM в 2027 г.
Источники
[1] Aditto, Ifty, Zahin (BUET; BRAC University), "Toward Scalable Heterogeneous Quantum Networks: Microwave-Optical Transduction Across Platforms", arXiv:2605.26976, 2026-05 — https://arxiv.org/html/2605.26976
[2] Dirnegger, Malekakhlagh, Siddhu, Rao, Xiong, Kumph, Orcutt, Falk (IBM), "Distilled remote entanglement between superconducting qubits across optical channels", arXiv:2503.10842, 2025-03-13, revised 2026-02-10 — https://arxiv.org/abs/2503.10842
[3] Weaver, Arnold, Weaver, Gröblacher, Stockill (QphoX; IST Austria; TU Delft), "Scalable Quantum Computing with Optical Links", arXiv:2505.00542, 2025-05-01 — https://arxiv.org/html/2505.00542v1
[4] QphoX, Rigetti and the NQCC, "Collaboration on multi-channel optical readout of quantum processors", Rigetti investor release, 2025-05-06 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/qphox-rigetti-and-nqcc-announce-collaboration-multi-channel
[5] QphoX, "QphoX raises €8M to bring quantum modem technology to market", company newsroom, 2024-01-17 C — https://qphox.eu/news/qphox-raises-e8m-to-bring-quantum-modem-technology-to-market-building-towards-the-quantum-internet/
[6] Nu Quantum, "Nu Quantum raises $60M Series A in largest financing round for quantum computer networking", company newsroom, 2025-12-10 C — https://www.nu-quantum.com/news/nu-quantum-raises-60m-series-a-in-largest-financing-round-for-quantum-computer-networking
[7] Quantum Computing Report, "QphoX, Rigetti, and Qblox demonstrate optical readout technique for superconducting qubits", 2025-02-14 P — https://quantumcomputingreport.com/qphox-rigetti-and-qblox-demonstrate-optical-readout-technique-for-superconducting-qubits/
[8] Rigetti, "Research from QphoX, Rigetti, and Qblox demonstrating optical readout technique for superconducting qubits published in Nature Physics", investor release, 2025 C — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/research-qphox-rigetti-and-qblox-demonstrating-optical-readout
[9] IBM Quantum, "Modular cryogenics" (Loon; two coupled cryogenic cells), 2026-08 C — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[10] IBM, "IBM sets the course to build the world's first large-scale, fault-tolerant quantum computer" (Starling 2029, Cockatoo 2027), newsroom, 2025-06-10 R — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center
[11] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[12] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[13] Quantum Computing Report, "Photonic Inc. reaches 2B valuation with 200M final close", 2026-05-12 P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
Открытые пункты верификации
- Первичные статьи, стоящие за рекордами отдельных платформ (Sahu 2022, Higginbotham 2018, Warner 2025, Sonar 2025), напрямую не просматривались; значения взяты из таблиц обзора [1] и наследуют его риск ошибок переноса. Обзор [1] — препринт авторов, не имеющих экспериментального послужного списка в этой области.
- Противоречие: [1] сообщает 47% (2018) как рекорд полной эффективности; [3] приводит в таблице 0.38 (2022) при периоде повторения 5,000 µs. Оба утверждения остаются в силе; предпочтение отдано [3], поскольку там эффективность сообщается вместе со скважностью.
- Противоречие: заглавные цифры в записи графа технологий (полная эффективность 15%, добавленный шум 0.16) против интегрированного устройства, использованного с кубитом (3×10⁻⁶), — расхождение в ~5×10⁴ раз [1][3].
- Содержательное противоречие: [2] (IBM) требует улучшения на три порядка по шуму, эффективности и частоте повторения; [3] (QphoX/IST) заявляет о белловской точности >99% при уже достигнутых характеристиках преобразователей за счёт конструкции протокола. Не разрешено.
- Статья в Nature Physics по оптическому считыванию QphoX–Rigetti–Qblox: точное название, авторы, дата публикации и измеренная точность считывания не получены ([7] за платным доступом, [8] без детализации).
- Экспортный контроль: конкретный ECCN, применимый к микроволново-оптическим преобразователям в рамках промежуточного окончательного правила BIS от 2024-09-06, не верифицирован.
- Датированного счёта патентных семейств из поименованной базы данных для этого слота получить не удалось.
- Финансирование QphoX после 2024-01 и накопленное финансирование Nu Quantum использованными источниками не раскрываются.
- Ни одного рекорда преобразования за 2026 год не найдено; самые свежие первичные цифры по устройствам относятся к 2025 году.
Multi-chip modules / l-couplers (same cryostat)
Splitting a superconducting processor across several dies inside one cryostat, joined by bump-bonded chiplet links or metre-scale superconducting l-couplers.
Verdict. Chiplet tiling ships and costs fidelity — 99.5% at four chiplets, 99.1% at twelve; l-couplers have no published fidelity. Demote if no two-module entangling figure by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A multi-chip module partitions one processor across several superconducting dies sharing a single dilution refrigerator, with quantum-coherent links between them. Two different links wear the label. The short one is a chiplet join: dies flip-chip mounted on a common carrier at sub-millimetre pitch, coupled through indium bumps or vacuum-gap capacitors, so an inter-die coupler is electrically a slightly longer on-chip coupler. The long one is IBM's "l-coupler", a superconducting cable of centimetre-to-metre length carrying a microwave mode between separately packaged modules under one mixing chamber. Both differ from inter-fridge links, which cross a room-temperature gap, and from on-chip long-range couplers, which never leave the die.
Lineage: Rigetti entangled qubits across four separate silicon dies in 2021-03, iSWAP 99.1 ± 0.5% and CZ 98.3 ± 0.3%, with a Bell violation between dies D[5]; SUSTech linked five modules with aluminium coaxial interconnects in 2023-02 D[6]; IBM says l-couplers were "first demonstrated in 2024" on Flamingo C[2]. The graph record dates the node to 2025, when tiling became a shipped product rather than a demonstration.
Coordinates. Affinity: fully fabricated, a packaging structure with no natural counterpart. Characteristic time and determinism: not applicable — the node carries no entangling primitive, it inherits the gate it transports. Readout: none. Mobility: long-range, the property it exists to supply. Control: microwave at millikelvin. Error structure as the code sees it: coherent. Manufacturing: superconducting lithography plus packaging steps.
Physics & limits
The short-link floor is frequency crowding, not loss. Each chiplet is a separate fabrication instance with its own junction-resistance distribution, so tiling k dies convolves k frequency distributions that were never co-targeted; collisions between qubit, coupler and inter-die modes are fixed at packaging time and cannot be tuned away. Hence the coherent error structure: a mis-set detuning is a deterministic phase, not a stochastic click. The bonds themselves are benign — multi-chip tunable couplers built from vacuum-gap capacitors or indium bumps reported two-qubit fidelity "at the same level" as a single-chip tunable coupler, with no coherence penalty from one or more bonds D[9].
The long-link floor is cable loss and mode density. A metre-scale cable is a multimode resonator whose free spectral range is of order 100 MHz, so tens of modes fall in the 3–5.5 GHz band the qubits use D[8]. Loss sets transfer error: at an internal quality factor of 1.24 × 10⁶ on an indium press-mold cable-to-chip join, photon lifetime is Q/ω ≈ 49 µs, so a 100 ns inter-module SWAP costs about 2 × 10⁻³ S[8]. Joins dominate in practice — contact resistances of 6 × 10⁻⁴ Ω at an inner-conductor splice and 8.5 × 10⁻⁴ Ω cable-to-chip are the measured levers D[8].
Underneath both is a yield argument: monolithic yield falls as y^N in qubit count, and tiling k chiplets of n qubits replaces one exponential with k smaller ones plus an assembly step. The price shows in the only shipped data, 99.5% at four chiplets against 99.1% at twelve C[3][4]. Moving the floor needs co-targeted junction trimming across a chiplet set DD · 2024-08-12">G and joins whose loss and mode comb stay out of the way.
Engineering state of the art
Best demonstrated as of 2026-09-03: inter-module SWAP at the 99% level in under 100 ns between two modules in one cryostat, remote-entanglement error near 1% D[7]. Typical at scale: Rigetti's Cepheus-1-108Q, 108 qubits from twelve 9-qubit chiplets, median two-qubit 99.1%, single-qubit 99.9%, ~60 ns gates C[3]. No l-coupled processor exists; IBM's 2026 milestone is two coupled cryogenic cells with no qubits in them C[1].
Records timeline
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2021-03 | iSWAP 99.1 ± 0.5%, CZ 98.3 ± 0.3% across four dies; Bell violation | Rigetti | D[5] |
| 2023-02 | five modules on Al coax, Q 8.1 × 10⁵, transfer and Bell 99%, 12-qubit GHZ 55.8 ± 1.8% | SUSTech | D[6] |
| 2024-09 | indium cable-to-chip join, Q 1.24 × 10⁶, contact resistance 8.5 × 10⁻⁴ Ω | academic | D[8] |
| 2025-06 | inter-module SWAP 99% in < 100 ns, remote entanglement error ≈ 1% | Illinois | D[7] |
| 2025-07-16 | 36 qubits, four chiplets, median 2Q 99.5%, 2× error cut vs Ankaa-3 | Rigetti | C[4] |
| 2026-04-07 | 108 qubits, twelve chiplets, median 2Q 99.1% | Rigetti | C[3] |
| 2026-08-19 | two cryogenic cells coupled; 0.53 m² wiring, 2.75 m³ vacuum per cell | IBM | C[1] |
The dominant term is not the interconnect. Rigetti's own comparison isolates it: same chiplet, same join, three times as many, 40 basis points of two-qubit fidelity lost C[3][4]. Nothing published attributes that loss, which makes frequency targeting across a tiled set the leading suspect and the leading unknown.
Manufacturing, materials & supply chain
Superconducting lithography plus a packaging line: flip-chip bonding, indium bumps or press-mold joins, through-silicon vias, a carrier. IBM builds on 300 mm at Albany NanoTech CG; QuantWare sells 3D vertical integration as a product — a stack of chiplet modules with chip-to-chip connections targeting 10,000 qubits, first delivery 2028, with a Kilofab in Delft opening 2026 to raise capacity 20× P[10]G. Rigetti fabricates 9-qubit chiplets on its own line C[4].
The single points of failure sit outside the fab. The cryostat is one: IBM's cell architecture is a bespoke refrigerator programme, and the merchant alternative is Bluefors' KIDE, quoted at more than 4,000 RF lines and "over 1000 qubits" on nine pulse tubes CC · 2026-06-16">G. Bump-bond and TSV capacity for superconducting stacks sits with a handful of lines — Albany, Kilofab, GlobalFoundries under its CHIPS letter of intent G, SkyWater now inside IonQ G. Export exposure is direct: cryogenic refrigerators fall under ECCN 3A904 and quantum computers of ≥ 34 qubits under 4A906 in the BIS rule of 2024-09-06 G, so module and fridge are controlled together.
Control, readout & I/O burden
Packaging does not reduce lines per qubit; it relocates them and buys wiring area. Rigetti's 108-qubit system remains per-qubit coax C[3]. At 10³ qubits one merchant cryostat suffices — KIDE's 4,000-plus RF lines cover it CC · 2026-06-16">G. At 10⁴ the choice is 40,000 lines through vertical I/O, QuantWare's 2028 promise PG, or cold multiplexing. At 10⁶ neither works: many cells plus on-chip control generation, whose published pointer is millikelvin SFQ control at 1Q > 99% P · 2026-03-10">G.
Latency is not the l-coupler's problem — the demonstrated inter-module SWAP is under 100 ns D[7] against readout of roughly 0.5 µs. The decoder is: cross-module syndrome extraction must close inside a ~1 µs cycle while a parity check spans two packages, and no such demonstration exists as of 2026-09-03. NVQLink's 3.84 µs round trip PG is a host-QPU budget, far too slow for an intra-cryostat check.
Role in the stack
Three platform paths use it: superconducting transmons, superconducting bosonic cat/GKP, superconducting dual-rail erasure. It requires superconducting-qubit lithography with multilayer routing and flip-chip packaging. It replaces inter-fridge cryogenic links, and the price is thermal: everything shares one cooling budget and one vacuum, so scaling stops at the fridge rather than at the network. Its contribution is manufacturability, not gate physics.
Off-diagonal reading: a fabricated carrier acquiring far-range connectivity through packaging, where atoms and ions acquire it through motion. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path: 0.65 µs, readout at 282 ns its largest term, and the < 100 ns inter-module SWAP D[7] is under 15% of the round, so transport does not bind. Neighbouring empty slots: cross-module error correction, and a qLDPC code whose checks span modules — compilation for such machines exists only in simulation S[14].
Verification (QCVV)
Rigetti's 99.1% and 99.5% are company medians without error bars or a stated protocol C[3][4]; the 2021 die-to-die numbers carry explicit uncertainties D[5]. SUSTech's 99% is a state-transfer and Bell-state fidelity, not a gate fidelity, and its 12-qubit GHZ at 55.8 ± 1.8% shows what five linked modules do at depth D[6]. The Illinois figure is a SWAP efficiency with a separately stated ~1% error called threshold-level; the two should not be conflated D[7]. IBM's coupled-cell result contains no qubits and no fidelity claim C[1]. No value conflicts were found; the gap is that nothing explains the 99.5% → 99.1% step.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IBM | developer | US | l-couplers between modules; modular cryogenic cells; Cockatoo 2027, Starling 2029 | C[1][2] G |
| Rigetti | developer | US | only shipped multi-chip system: 4- and 12-chiplet processors | C[3][4] G |
| QuantWare | supplier | Netherlands | merchant 3D-integrated chiplet stacks; VIO-40K, Kilofab Delft | P[10] G |
| SUSTech | research | CN | five-module aluminium-coax interconnect network | D[6] |
| Univ. of Illinois Urbana-Champaign | research | US | interchangeable modules, 99% inter-module SWAP < 100 ns | D[7] |
| Bluefors | supplier | FI | KIDE platform, > 4,000 RF lines, the merchant multi-module fridge | CC · 2026-06-16">G |
| GlobalFoundries | supplier | US | multi-modality foundry under CHIPS letter of intent, $375 M | G |
| DARPA | investor | US | QBI Stage B funds IBM's modular path; Rigetti not on the list | G |
Money.
- 2025-11-06 · IBM · DARPA QBI Stage B selection · up to $15 M each · DARPA · announced G
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · 178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners, no single lead · cumulative > 210 M · closed PP · 2026-05-05">G
- 2026-05-21 · Rigetti · CHIPS letter of intent · up to 100 M · Dept of Commerce, within a 2.013 B package (GlobalFoundries 375 M, IBM/Anderon 1 B) · LOI, non-binding G
- 2026-07-31 · IonQ · acquisition of SkyWater Technology · ~$1.8 B at announcement · closed G
- 2026-08 · Rigetti · Q2-2026 results · revenue 5.1 M, GAAP loss 52.6 M, cash $541.3 M · reported G
Market & supply chain. No one sells an l-coupler; it is a captive design block. The merchant layer is one company deep — QuantWare is the only vendor selling 3D-integrated multi-chip QPUs to third parties P[10] — plus Bluefors for the enclosure and a short list of lines that can do superconducting flip-chip at volume. Who pays: G3 and G4 above all, since Starling depends on modules rather than a bigger die; G7 for deployable multi-cell systems; G2 through wider processors.
IP & standards. IBM holds US 12,517,856, "Modular quantum system with discrete levels of connectivity" (filed 2022-09-28, granted 2026-01-06), and US 12,587,192 on chains of resonators with tunable inductive couplers (granted 2026-03-24) G — the l-coupler is patented before it is published. For Rigetti's chiplet packaging and QuantWare's vertical I/O, no dated patent fact was found within budget. There is no inter-module interface standard and no open-source packaging stack.
Roadmaps & track record.
- IBM: promised 2025-06-10 · l-couplers demonstrated on Flamingo in 2024 · claimed delivered, no public number as of 2026-09-03 C[2].
- IBM: promised 2025-06-10 · Cockatoo 2027, entanglement between modules via the universal adapter; Nighthawk on nine l-coupled modules for 1,080 qubits by 2028 · pending R[2] G.
- Rigetti: promised 2025-07-16 · 100+ qubit chiplet system at median 99.5% before end-2025 · delivered 2026-04-07 at 99.1%, target moved to "later in 2026" C[3][4].
- QuantWare: promised 2025-12-08 · VIO-40K, 10,000 qubits, first delivery 2028 · pending PG.
Credibility: IBM hits its named-processor dates but publishes packaging as architecture rather than measurement, so its modular claims stay unfalsifiable until Cockatoo; Rigetti ships what it describes, a fidelity step behind its own target; QuantWare has money and a fab but no delivered multi-chip QPU at scale to judge.
Strategic reading. If multi-chip modules work, the decisive asset moves from lithography to packaging and cryogenics, and the winner is whoever controls bump-bond, TSV and fridge capacity — IBM by vertical integration, QuantWare by merchant supply, IonQ through SkyWater. The loser is any roadmap assuming a single ever-larger die. Substitution threats: on-chip long-range couplers, which buy connectivity without packaging risk, and inter-fridge links, which buy unlimited scale at the price of a room-temperature crossing. Supplier bargaining power is high: there are more credible qubit vendors than lines that can bond them.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company has two entry points. Measurement: nobody has published a protocol separating inter-die from intra-die error in a tiled processor, and the 99.5% → 99.1% step is what such a protocol would name — a chiplet-boundary benchmark is a vendor-neutral product. Control: an l-coupled module needs flux and drive generated near it rather than routed from 300 K, and millikelvin SFQ is the only demonstrated way to do that P · 2026-03-10">G.
Outlook & open questions
Confirm within 12–24 months if: IBM's Cockatoo demonstrates entanglement between two l-coupled modules with a published fidelity by end-2027 R[2]; Rigetti's 108-qubit system reaches median 99.5% C[3]; anyone runs a stabilizer round whose checks cross a module boundary. Demote if no l-coupler fidelity is published by end-2027. Best case by 2029: a few thousand qubits in coupled cells with cross-module error correction at Λ comparable to monolithic. Worst case: tiling saturates near 10² qubits because frequency targeting across dies does not scale.
Open questions: what causes the 40-basis-point tiling tax, per-join or per-calibration? Can a metre-scale cable's mode comb be pushed out of band without shortening it? What is an l-coupler's fidelity, two years after the claim? Does a qLDPC check spanning modules survive the extra transport error? Watch Rigetti's roadmap update, IBM's first Cockatoo measurement, QuantWare's Kilofab yield, and any paper benchmarking a chiplet boundary as such.
Sources
[1] C IBM Quantum · Modular cryogenics: coupling two cryogenic cells · IBM Quantum blog · 2026-08-19 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[2] C IBM Quantum · IBM lays out clear path to fault-tolerant quantum computing (c-couplers, l-couplers, Kookaburra, Cockatoo, nine-module Nighthawk) · IBM Quantum blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc
[3] C Rigetti Computing · Rigetti Announces General Availability of 108-Qubit System (Cepheus-1-108Q, twelve 9-qubit chiplets) · investor release · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[4] C Rigetti Computing · Rigetti Demonstrates Industry's Largest Multi-Chip Quantum Computer; Halves Two-Qubit Gate Error Rate · investor release · 2025-07-16 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-demonstrates-industrys-largest-multi-chip-quantum
[5] D Gold, Paquette, Stockklauser et al. (Rigetti) · Entanglement across separate silicon dies in a modular superconducting qubit device · npj Quantum Information · 2021-03 · https://www.nature.com/articles/s41534-021-00484-1 ; https://arxiv.org/abs/2102.13293
[6] D Niu, Zhang, Liu, … Yu · Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors · Nature Electronics · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.02751
[7] D Mollenhauer, Irfan, Cao, … Pfaff (Univ. of Illinois Urbana-Champaign) · A high-efficiency elementary network of interchangeable superconducting qubit devices · Nature Electronics 8, 610–619 · 2025-06-27 · https://www.nature.com/articles/s41928-025-01404-3
[8] D Mechanically-intermixed indium superconducting connections for microwave quantum interconnects · arXiv · 2024-09 · https://arxiv.org/abs/2409.04634
[9] D Modular superconducting qubit architecture with a multi-chip tunable coupler · arXiv · 2023-08 · https://arxiv.org/abs/2308.09240
[10] P Quantum Computing Report · QuantWare Debuts VIO-40K Architecture to Enable 10,000-Qubit Superconducting Processors · trade press · 2025-12-08 · https://quantumcomputingreport.com/quantware-debuts-vio-40k-architecture-to-enable-10000-qubit-superconducting-processors/
[11] C IBM · $10 billion investment FAQ · IBM Quantum blog · 2026-06 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[12] C IBM · IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs (Nighthawk, Loon) · newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[13] P Intel Capital · QuantWare raises $178 million to build the world's most powerful quantum processors at industrial scale · 2026-05-05 · https://www.intelcapital.com/quantware-raises-176-million-to-build-worlds-most-powerful-quantum-processors-at-an-industrial-scale/
[14] S Hardware-aware compilation for chip-to-chip coupler-connected modular quantum systems · arXiv · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.09036
[15] C Bluefors · KIDE cryogenic platform product page · revised 2026-06-16 · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
Open verification items
- IBM's l-coupler, "first demonstrated in 2024" on Flamingo C[1][2]: no length, fidelity, latency or publication found as of 2026-09-03.
- The cause of Rigetti's 99.5% (four chiplets) → 99.1% (twelve chiplets) step is unattributed in both releases C[3][4]; per-join versus per-calibration cannot be separated from public data.
- arXiv:2308.09240 and arXiv:2409.04634 abstracts do not state author institutions or numeric two-qubit fidelities; the "same level as single-chip" claim in [9] carries no number.
- QuantWare VIO-40K's 40,000 I/O lines appear in the shared fact record G but not on the 2025-12-08 trade-press page itself; line count unconfirmed at source.
- Rigetti chiplet-packaging and QuantWare vertical-I/O patent families: no dated assignee record found.
Многокристальные модули / l-couplers (в одном криостате)
Разделение сверхпроводящего процессора на несколько кристаллов внутри одного криостата, соединённых чиплетными связями на индиевых бампах или сверхпроводящими l-couplers метрового масштаба.
Вердикт. Чиплетный тайлинг уже поставляется и стоит точности — 99.5% на четырёх чиплетах, 99.1% на двенадцати; для l-couplers опубликованной точности нет. Понизить, если до конца 2027 года не появится цифра по запутыванию между двумя модулями.
Λ — коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Многокристальный модуль распределяет один процессор по нескольким сверхпроводящим кристаллам, находящимся в одном рефрижераторе растворения, с квантово-когерентными связями между ними. Под этим ярлыком скрываются две разные связи. Короткая — чиплетное соединение: кристаллы монтируются методом флип-чип на общем носителе с субмиллиметровым шагом и связываются через индиевые бампы или конденсаторы с вакуумным зазором, так что межкристальный каплер электрически представляет собой чуть более длинный внутрикристальный каплер. Длинная — «l-coupler» от IBM, сверхпроводящий кабель длиной от сантиметров до метра, переносящий СВЧ-моду между отдельно закорпусированными модулями под одной камерой смешения. Обе отличаются и от межкриостатных связей, пересекающих участок комнатной температуры, и от внутрикристальных каплеров дальнего действия, которые кристалл вообще не покидают.
Происхождение: в 2021-03 Rigetti запутала кубиты на четырёх отдельных кремниевых кристаллах — iSWAP 99.1 ± 0.5% и CZ 98.3 ± 0.3%, с нарушением неравенства Белла между кристаллами D[5]; в 2023-02 SUSTech связала пять модулей алюминиевыми коаксиальными интерконнектами D[6]; IBM утверждает, что l-coupler были «впервые продемонстрированы в 2024 году» на Flamingo C[2]. Запись графа датирует узел 2025 годом, когда тайлинг стал поставляемым продуктом, а не демонстрацией.
Координаты. Сродство: полностью изготавливаемый узел, конструкция корпусирования без природного аналога. Характерное время и детерминизм: неприменимо — узел не несёт собственного запутывающего примитива, он наследует тот гейт, который переносит. Считывание: отсутствует. Подвижность: дальнего действия — то самое свойство, ради поставки которого узел и существует. Управление: СВЧ при милликельвинах. Структура ошибок с точки зрения кода: когерентная. Производство: сверхпроводящая литография плюс шаги корпусирования.
Физика и пределы
Нижняя граница для короткой связи — частотная скученность, а не потери. Каждый чиплет представляет собой отдельный экземпляр производства со своим распределением сопротивления переходов, поэтому тайлинг k кристаллов свёртывает k частотных распределений, которые никогда не задавались совместно; коллизии между кубитными, каплерными и межкристальными модами фиксируются на этапе корпусирования и подстройкой уже не устраняются. Отсюда и когерентная структура ошибок: неверно выставленная расстройка даёт детерминированную фазу, а не случайный щелчок. Сами соединения безобидны: для многокристальных перестраиваемых каплеров на конденсаторах с вакуумным зазором или на индиевых бампах сообщается о двухкубитной точности (fidelity) «на том же уровне», что и у однокристального перестраиваемого каплера, без потерь когерентности от одного или нескольких соединений D[9].
Нижняя граница для длинной связи — потери в кабеле и плотность мод. Кабель метрового масштаба есть многомодовый резонатор с областью свободной дисперсии порядка 100 MHz, так что в полосу 3–5.5 GHz, где работают кубиты, попадают десятки мод D[8]. Потери задают ошибку переноса: при внутренней добротности 1.24 × 10⁶ на индиевом соединении кабель–кристалл, выполненном прессовой формовкой, время жизни фотона составляет Q/ω ≈ 49 µs, поэтому межмодульный SWAP длительностью 100 ns обходится примерно в 2 × 10⁻³ S[8]. На практике доминируют соединения: измеренными рычагами служат контактные сопротивления 6 × 10⁻⁴ Ω на сростке внутреннего проводника и 8.5 × 10⁻⁴ Ω в переходе кабель–кристалл D[8].
Под обоими случаями лежит довод о выходе годных: монолитный выход годных падает как y^N по числу кубитов, а тайлинг k чиплетов по n кубитов заменяет одну экспоненту на k меньших плюс шаг сборки. Цена видна в единственных данных по реально поставленным изделиям — 99.5% на четырёх чиплетах против 99.1% на двенадцати C[3][4]. Чтобы сдвинуть эту границу, нужны совместно нацеленная подгонка переходов по всему набору чиплетов DD · 2024-08-12">G и соединения, чьи потери и гребёнка мод не мешают.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное по состоянию на 2026-09-03: межмодульный SWAP уровня 99% быстрее 100 ns между двумя модулями в одном криостате при ошибке удалённого запутывания около 1% D[7]. Типичное в масштабе: Rigetti Cepheus-1-108Q — 108 кубитов из двенадцати 9-кубитных чиплетов, медианная двухкубитная 99.1%, однокубитная 99.9%, гейты ~60 ns C[3]. Процессора на l-coupler не существует; веха IBM 2026 года — две связанные криогенные ячейки, в которых нет кубитов C[1].
Хронология рекордов
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2021-03 | iSWAP 99.1 ± 0.5%, CZ 98.3 ± 0.3% между четырьмя кристаллами; нарушение неравенства Белла | Rigetti | D[5] |
| 2023-02 | пять модулей на алюминиевом коаксиале, Q 8.1 × 10⁵, перенос и состояние Белла 99%, 12-кубитное GHZ 55.8 ± 1.8% | SUSTech | D[6] |
| 2024-09 | индиевое соединение кабель–кристалл, Q 1.24 × 10⁶, контактное сопротивление 8.5 × 10⁻⁴ Ω | академическая работа | D[8] |
| 2025-06 | межмодульный SWAP 99% за < 100 ns, ошибка удалённого запутывания ≈ 1% | Illinois | D[7] |
| 2025-07-16 | 36 кубитов, четыре чиплета, медианная 2Q 99.5%, снижение ошибки в 2× относительно Ankaa-3 | Rigetti | C[4] |
| 2026-04-07 | 108 кубитов, двенадцать чиплетов, медианная 2Q 99.1% | Rigetti | C[3] |
| 2026-08-19 | две связанные криогенные ячейки; 0.53 m² проводки, 2.75 m³ вакуума на ячейку | IBM | C[1] |
Доминирующий член — не интерконнект. Собственное сравнение Rigetti его выделяет: тот же чиплет, то же соединение, втрое больше штук — и 40 базисных пунктов двухкубитной точности потеряно C[3][4]. Ни одна публикация не относит эту потерю к конкретной причине, что делает частотное нацеливание по мозаично собранному набору кристаллов главным подозреваемым и главной неизвестной.
Производство, материалы и цепочка поставок
Сверхпроводящая литография плюс линия корпусирования: флип-чип-монтаж, индиевые бампы или соединения прессовой формовкой, сквозные кремниевые переходы (TSV), общий носитель. IBM строит на 300 mm в Albany NanoTech CG; QuantWare продаёт трёхмерную вертикальную интеграцию как продукт — стек чиплетных модулей с межкристальными соединениями с прицелом на 10,000 кубитов, первая поставка в 2028 году, а открывающийся в 2026 году Kilofab в Делфте поднимет мощности в 20× P[10]G. Rigetti изготавливает 9-кубитные чиплеты на собственной линии C[4].
Единые точки отказа лежат за пределами фабрики. Одна из них — криостат: архитектура ячеек IBM представляет собой программу заказных рефрижераторов, а рыночная альтернатива — KIDE от Bluefors, для которого заявлено более 4,000 РЧ-линий и «более 1000 кубитов» на девяти импульсных трубах CC · 2026-06-16">G. Мощности по бамп-бондингу и TSV для сверхпроводящих стеков сосредоточены в считаных линиях — Albany, Kilofab, GlobalFoundries в рамках её протокола о намерениях по CHIPS G, SkyWater, теперь внутри IonQ G. Экспортная уязвимость прямая: криогенные рефрижераторы подпадают под ECCN 3A904, а квантовые компьютеры от ≥ 34 кубитов — под 4A906 согласно правилу BIS от 2024-09-06 G, так что модуль и криостат контролируются вместе.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Корпусирование не сокращает число линий на кубит; оно их перемещает и покупает площадь под разводку. 108-кубитная система Rigetti остаётся на схеме «свой коаксиал на каждый кубит» C[3]. При 10³ кубитах достаточно одного серийного криостата — более 4,000 РЧ-линий KIDE это покрывают CC · 2026-06-16">G. При 10⁴ выбор такой: 40,000 линий через вертикальный ввод-вывод, обещание QuantWare на 2028 год PG, либо холодное мультиплексирование. При 10⁶ не работает ни то, ни другое: нужны много ячеек плюс генерация управления на кристалле, и опубликованный ориентир здесь — управление SFQ при милликельвинах с однокубитной точностью > 99% P · 2026-03-10">G.
Задержка для l-coupler не проблема: продемонстрированный межмодульный SWAP укладывается в 100 ns D[7] против считывания примерно за 0.5 µs. Проблема — декодер: межмодульное извлечение синдрома должно замкнуться внутри цикла ~1 µs, тогда как проверка чётности охватывает два корпуса, и по состоянию на 2026-09-03 такой демонстрации не существует. Оборот NVQLink в 3.84 µs PG — это бюджет связи «хост — QPU», слишком медленный для проверки внутри криостата.
Роль в стеке
Узел используют три пути платформы: сверхпроводящие трансмоны, сверхпроводящие бозонные кот-коды/GKP, сверхпроводящее двухрельсовое стирание (erasure). Он требует литографии сверхпроводящих кубитов с многослойной разводкой и флип-чип-корпусирования. Он замещает межкриостатные криогенные связи, и цена здесь тепловая: всё делит один бюджет охлаждения и один вакуум, поэтому масштабирование упирается в криостат, а не в сеть. Его вклад — технологичность производства, а не физика гейтов.
Внедиагональное прочтение: изготавливаемый носитель получает дальнюю связность через корпусирование там, где атомы и ионы получают её через движение. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для данного пути: 0.65 µs, наибольший его член — считывание за 282 ns, а межмодульный SWAP за < 100 ns D[7] составляет менее 15% раунда, так что транспорт не ограничивает. Соседние пустые слоты: межмодульная коррекция ошибок и qLDPC-код, проверки которого охватывают несколько модулей, — компиляция для таких машин существует пока только в моделировании S[14].
Верификация (QCVV)
Значения 99.1% и 99.5% у Rigetti — фирменные медианы без доверительных интервалов и без указания протокола C[3][4]; цифры 2021 года для связи кристалл–кристалл снабжены явными погрешностями D[5]. 99% у SUSTech — это точность переноса состояния и точность состояния Белла, а не точность гейта, а 12-кубитное GHZ на уровне 55.8 ± 1.8% показывает, на что способны пять связанных модулей на глубине D[6]. Цифра из Illinois — это эффективность SWAP при отдельно указанной ошибке ~1%, названной пороговой; смешивать эти две величины нельзя D[7]. Результат IBM по связанным ячейкам не содержит ни кубитов, ни заявления о точности C[1]. Противоречий в значениях не обнаружено; пробел в том, что переход 99.5% → 99.1% ничем не объяснён.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IBM | разработчик | США | l-coupler между модулями; модульные криогенные ячейки; Cockatoo в 2027, Starling в 2029 | C[1][2] G |
| Rigetti | разработчик | США | единственная поставляемая многокристальная система: процессоры на 4 и 12 чиплетов | C[3][4] G |
| QuantWare | поставщик | Нидерланды | рыночные трёхмерно интегрированные стеки чиплетов; VIO-40K, Kilofab в Делфте | P[10] G |
| SUSTech | исследования | Китай | сеть интерконнектов из пяти модулей на алюминиевом коаксиале | D[6] |
| Univ. of Illinois Urbana-Champaign | исследования | США | взаимозаменяемые модули, межмодульный SWAP 99% за < 100 ns | D[7] |
| Bluefors | поставщик | Финляндия | платформа KIDE, > 4,000 РЧ-линий, рыночный многомодульный криостат | CC · 2026-06-16">G |
| GlobalFoundries | поставщик | США | мультимодальная фабрика (foundry) по протоколу о намерениях CHIPS, $375 M | G |
| DARPA | инвестор | США | QBI Stage B финансирует модульный путь IBM; Rigetti в списке нет | G |
Деньги.
- 2025-11-06 · IBM · отбор в DARPA QBI Stage B · до $15 M на команду · DARPA · объявлено G
- 2026-05-05 · QuantWare · Series B · 178 M (€152 M) · Intel Capital, In-Q-Tel, ETF Partners, единого лида нет · суммарно > 210 M · закрыт PP · 2026-05-05">G
- 2026-05-21 · Rigetti · протокол о намерениях по CHIPS · до 100 M · Министерство торговли США, в составе пакета на 2.013 B (GlobalFoundries 375 M, IBM/Anderon 1 B) · LOI, необязывающий G
- 2026-07-31 · IonQ · приобретение SkyWater Technology · ~$1.8 B на момент объявления · закрыто G
- 2026-08 · Rigetti · результаты за Q2-2026 · выручка 5.1 M, убыток по GAAP 52.6 M, денежные средства $541.3 M · отчётность G
Рынок и цепочка поставок. l-coupler не продаёт никто; это внутренний проектный блок. Рыночный слой имеет глубину в одну компанию — QuantWare является единственным поставщиком, продающим трёхмерно интегрированные многокристальные QPU третьим лицам P[10], — плюс Bluefors для оболочки и короткий список линий, способных делать сверхпроводящий флип-чип в объёме. Кто платит: прежде всего G3 и G4, поскольку Starling зависит от модулей, а не от кристалла большего размера; G7 — за развёртываемые многоячеечные системы; G2 — через процессоры большей ширины.
ИС и стандарты. IBM владеет US 12,517,856, «Modular quantum system with discrete levels of connectivity» (заявка 2022-09-28, выдан 2026-01-06), и US 12,587,192 на цепочки резонаторов с перестраиваемыми индуктивными каплерами (выдан 2026-03-24) G — l-coupler запатентован раньше, чем опубликован. По чиплетному корпусированию Rigetti и вертикальному вводу-выводу QuantWare датированных патентных фактов в рамках отведённого бюджета найти не удалось. Стандарта межмодульного интерфейса не существует, как и открытого стека корпусирования.
Дорожные карты и послужной список.
- IBM: обещано 2025-06-10 · l-coupler продемонстрированы на Flamingo в 2024 году · заявлено как выполненное, публичных цифр по состоянию на 2026-09-03 нет C[2].
- IBM: обещано 2025-06-10 · Cockatoo в 2027 году, запутывание между модулями через универсальный адаптер; Nighthawk на девяти модулях, связанных l-coupler, для 1,080 кубитов к 2028 году · в ожидании R[2] G.
- Rigetti: обещано 2025-07-16 · чиплетная система на 100+ кубитов с медианой 99.5% до конца 2025 года · поставлено 2026-04-07 на уровне 99.1%, цель перенесена на «позднее в 2026 году» C[3][4].
- QuantWare: обещано 2025-12-08 · VIO-40K, 10,000 кубитов, первая поставка в 2028 году · в ожидании PG.
Достоверность: IBM выдерживает сроки по поименованным процессорам, но публикует корпусирование как архитектуру, а не как измерение, поэтому её заявления о модульности остаются нефальсифицируемыми вплоть до Cockatoo; Rigetti поставляет то, что описывает, отставая от собственной цели на один шаг по точности; у QuantWare есть деньги и фабрика, но нет поставленного многокристального QPU в масштабе, по которому можно было бы судить.
Стратегическое прочтение. Если многокристальные модули заработают, решающий актив сместится от литографии к корпусированию и криогенике, и выиграет тот, кто контролирует мощности по бамп-бондингу, TSV и криостатам, — IBM за счёт вертикальной интеграции, QuantWare за счёт рыночных поставок, IonQ через SkyWater. Проигрывает любая дорожная карта, исходящая из единственного всё большего кристалла. Угрозы замещения: внутрикристальные каплеры дальнего действия, дающие связность без рисков корпусирования, и межкриостатные связи, дающие неограниченный масштаб ценой пересечения области комнатной температуры. Переговорная сила поставщиков высока: заслуживающих доверия поставщиков кубитов больше, чем линий, способных их смонтировать.
Открытая ниша: у небольшой исследовательской компании в области QCVV/SFQ есть две точки входа. Измерения: никто не опубликовал протокола, разделяющего межкристальную и внутрикристальную ошибку в мозаично собранном процессоре, а переход 99.5% → 99.1% — это как раз то, что такой протокол назвал бы по имени; бенчмарк границы чиплета есть продукт, нейтральный к поставщику. Управление: модулю, связанному через l-coupler, нужны поток и возбуждающий сигнал, сформированные рядом с ним, а не проведённые от 300 K, и милликельвиновая SFQ — единственный продемонстрированный способ это сделать P · 2026-03-10">G.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить в течение 12–24 месяцев, если: Cockatoo от IBM продемонстрирует запутывание между двумя связанными через l-coupler модулями с опубликованной точностью до конца 2027 года R[2]; 108-кубитная система Rigetti достигнет медианы 99.5% C[3]; кто-либо выполнит раунд стабилизаторов, проверки которого пересекают границу модуля. Понизить, если до конца 2027 года не будет опубликована точность l-coupler. Лучший сценарий к 2029 году: несколько тысяч кубитов в связанных ячейках с межмодульной коррекцией ошибок при Λ, сопоставимом с монолитным вариантом. Худший сценарий: тайлинг насыщается около 10² кубитов, поскольку частотное нацеливание между кристаллами не масштабируется.
Открытые вопросы: чем вызван налог на тайлинг в 40 базисных пунктов — соединениями или калибровкой? Можно ли вывести гребёнку мод метрового кабеля из рабочей полосы, не укорачивая его? Какова точность l-coupler спустя два года после заявления? Переживает ли qLDPC-проверка, охватывающая несколько модулей, дополнительную ошибку транспорта? Следить за обновлением дорожной карты Rigetti, за первым измерением IBM на Cockatoo, за выходом годных на Kilofab у QuantWare и за любой статьёй, где граница чиплета рассматривается как самостоятельный объект бенчмаркинга.
Источники
[1] C IBM Quantum · Modular cryogenics: coupling two cryogenic cells · IBM Quantum blog · 2026-08-19 · https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[2] C IBM Quantum · IBM lays out clear path to fault-tolerant quantum computing (c-couplers, l-couplers, Kookaburra, Cockatoo, nine-module Nighthawk) · IBM Quantum blog · 2025-06-10 · https://www.ibm.com/quantum/blog/large-scale-ftqc
[3] C Rigetti Computing · Rigetti Announces General Availability of 108-Qubit System (Cepheus-1-108Q, twelve 9-qubit chiplets) · investor release · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system
[4] C Rigetti Computing · Rigetti Demonstrates Industry's Largest Multi-Chip Quantum Computer; Halves Two-Qubit Gate Error Rate · investor release · 2025-07-16 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-demonstrates-industrys-largest-multi-chip-quantum
[5] D Gold, Paquette, Stockklauser et al. (Rigetti) · Entanglement across separate silicon dies in a modular superconducting qubit device · npj Quantum Information · 2021-03 · https://www.nature.com/articles/s41534-021-00484-1 ; https://arxiv.org/abs/2102.13293
[6] D Niu, Zhang, Liu, … Yu · Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors · Nature Electronics · 2023-02-06 · https://arxiv.org/abs/2302.02751
[7] D Mollenhauer, Irfan, Cao, … Pfaff (Univ. of Illinois Urbana-Champaign) · A high-efficiency elementary network of interchangeable superconducting qubit devices · Nature Electronics 8, 610–619 · 2025-06-27 · https://www.nature.com/articles/s41928-025-01404-3
[8] D Mechanically-intermixed indium superconducting connections for microwave quantum interconnects · arXiv · 2024-09 · https://arxiv.org/abs/2409.04634
[9] D Modular superconducting qubit architecture with a multi-chip tunable coupler · arXiv · 2023-08 · https://arxiv.org/abs/2308.09240
[10] P Quantum Computing Report · QuantWare Debuts VIO-40K Architecture to Enable 10,000-Qubit Superconducting Processors · trade press · 2025-12-08 · https://quantumcomputingreport.com/quantware-debuts-vio-40k-architecture-to-enable-10000-qubit-superconducting-processors/
[11] C IBM · $10 billion investment FAQ · IBM Quantum blog · 2026-06 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq
[12] C IBM · IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs (Nighthawk, Loon) · newsroom · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance
[13] P Intel Capital · QuantWare raises $178 million to build the world's most powerful quantum processors at industrial scale · 2026-05-05 · https://www.intelcapital.com/quantware-raises-176-million-to-build-worlds-most-powerful-quantum-processors-at-an-industrial-scale/
[14] S Hardware-aware compilation for chip-to-chip coupler-connected modular quantum systems · arXiv · 2025-05 · https://arxiv.org/abs/2505.09036
[15] C Bluefors · KIDE cryogenic platform product page · revised 2026-06-16 · https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
Открытые пункты верификации
- l-coupler у IBM, «впервые продемонстрированный в 2024 году» на Flamingo C[1][2]: ни длины, ни точности, ни задержки, ни публикации по состоянию на 2026-09-03 не найдено.
- Причина перехода Rigetti от 99.5% (четыре чиплета) к 99.1% (двенадцать чиплетов) в обоих релизах не указана C[3][4]; отделить вклад соединений от вклада калибровки по публичным данным невозможно.
- В аннотациях arXiv:2308.09240 и arXiv:2409.04634 не названы ни институты авторов, ни числовые значения двухкубитной точности; заявление «на том же уровне, что и однокристальный» в [9] не подкреплено ни одним числом.
- 40,000 линий ввода-вывода у QuantWare VIO-40K фигурируют в общей записи фактов G, но отсутствуют на самой странице отраслевой прессы от 2025-12-08; число линий у источника не подтверждено.
- Семейства патентов по чиплетному корпусированию Rigetti и вертикальному вводу-выводу QuantWare: датированной записи о правообладателе не найдено.
Cryogenic microwave link between refrigerators
Superconducting waveguide held below 50 mK along its whole length, carrying itinerant 5–7 GHz photons or squeezed states between two independently cooled dilution refrigerators.
Verdict. One group (ETH Zürich) owns every headline: 30 m, Bell fidelity 80.4% at 12.5 kHz, loophole-free. Loss sits in the demountable joints, not the waveguide, and no architecture puts this on a fault-tolerance critical path.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A superconducting waveguide cooled below the aluminium gap along its whole length, carrying itinerant ~5–7 GHz photons between two separately cooled dilution refrigerators — not between chips in one cryostat. Wallraff's group at ETH Zürich introduced it in 2020: 5 m, state transfer 85.8%, remote Bell pairs 79.5% D[3]. The 30 m successor carried the first loophole-free superconducting Bell test in 2023 D[1]; the 2026 paper documents it as a reproducible modular assembly D[2]. TU Munich with VTT runs the only independent second line, sending squeezed Gaussian states over 6.6 m D[4]. Coordinates: d = long-range inter-cryostat connectivity, the only layer entry spanning separate refrigerators; e/f/g = millikelvin microwave drive at both fridges, loss and coherent phase rather than Pauli errors, superconducting lithography with demountable interfaces (graph record).
Physics & limits
The waveguide is not the limit: attenuation is α < 1 dB/km, under 0.03 dB across the full 30 m — the same figure in the 2023 and 2026 papers D[1][2]. End-to-end photon transfer loss is nonetheless 0.55–0.65 dB (12–14%), which the 2026 paper attributes to the interfaces between modules, not the line D[2]: every one of the 26 demountable joints costs transmission.
Second, thermal occupation. At 5.6 GHz a photon is worth 0.27 K, so a 50 mK channel holds 4.6×10⁻³ residual photons, while the 1 K channel centre at which Munich/VTT still resolved entanglement holds ≈3.3 D[4]. Fock transfer degrades roughly linearly in that occupation; Gaussian squeezed states tolerate it, so squeezing is the cheaper carrier to lengthen. Third, phase: two mechanically independent cryostats need a common reference, and no source quantifies the residual phase noise — the term that would bound a repeatered link. What moves the floor: welded or bump-bonded joints replacing demountable flanges.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2023-05 | 30 m link, Bell fidelity 80.4% at 12.5 kHz, CHSH S = 2.0747 ± 0.0033 | ETH Zürich | D[1] |
| 2025-05 | 6.6 m squeezed link, 2.10 ± 0.02 dB squeezing, negativity 0.501 ± 0.011 | TU Munich | D[4]G |
| 2026-04 | 30 m modular assembly, 26 modules, 6.5 d cooldown, 0.55–0.65 dB transfer loss | ETH Zürich | D[2] |
Interface loss dominates, ~20× the waveguide's own contribution D[2]; no chained (≥3-fridge) link, no link run during gate execution, and no independent 30 m replication as of 2026-09-04.
Manufacturing, materials & supply chain
Every link is bespoke. The ETH 30 m assembly is 26 modules plus two nodes and a central cooling unit, holding the 4 K stage under 6 K across the span; the 6.5-day cooldown, not fidelity, is what makes iteration slow, and simulation puts one cooling unit per ~15 m out to 120 m D[2]S[2]. Base cryostats come from a concentrated market: Bluefors closed its Cryomech acquisition (pulse-tube and Gifford-McMahon cryocoolers) on 2023-03-28, giving ~600 staff and revenue above EUR 160 M C[8]; ULVAC is a Japanese third source built with IBM input C[5]G. Export exposure is inherited: ECCN 3A904 (BIS, 2024-09-06) covers refrigerators sustaining ≥600 µW at 0.1 K for 48 h; no ECCN names a link G[9]G.
Control, readout & I/O burden
Each attempt needs a flux-tunable coupler at both ends and microwave sources phase-locked across two cryostats. The 2023 Bell test carries this report's hardest real-time constraint: 32.824 m of separation leaves a 109 ns window in which basis choice, gate, readout and record must all complete D[1]. The 12.5 kHz repetition rate — 80 µs per attempt — is set by reset and pulse shaping, not time of flight. Nothing is published at 10³–10⁶ qubits; the binding quantities are cryoplant count and independent phase references.
Role in the stack
The only path is superconducting transmon (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu); it requires superconducting-qubit lithography. It competes with same-fridge modularity — IBM coupled two cryogenic cells in 2026-08, l-couplers at "one meter scale", with no qubits and no fidelity reported C[6]G — and with microwave-optical transduction, best total efficiency 47% and nothing at η > ½ with sub-unity added noise P[10]G. Derived clock: 80 µs per entanglement attempt (2 s.f.) against a 1.1 µs surface-code cycle — four orders adrift. Adjacent empty slot: a cryogenic microwave switch, absent which N fridges need N(N−1)/2 waveguides.
Verification (QCVV)
A loophole-free CHSH violation with space-like separated measurements is device-independent, not tomographic — unusually strong verification for this layer D[1]. Munich rests on homodyne tomography D[4]; the two are not comparable, neither replicated, and both ran with local processors idle. Conflict: the graph record's 75–79% transfer efficiency is not what 0.55–0.65 dB implies alone (86–88%).
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| ETH Zürich | Research | Switzerland | Built the 5 m, 30 m and modular links; owns every headline | D[1][2][3] |
| TU Munich | Research | Germany | 6.6 m squeezed-state link, the independent second line | D[4] |
| Bluefors | Supplier | Finland | Refrigerator and cryocooler vendor; KIDE is the rival path | C[7]C · 2026-06-16">G |
| ULVAC Cryogenics | Supplier | Japan | ~10 mK refrigerator with IBM input, tested at Poughkeepsie | C[5]G |
| IBM | Developer | USA | Runs the competing intra-fridge modular-cryogenics line | C[6]G |
Money. 2023-03-28 · Bluefors · M&A (Cryomech) · undisclosed · combined revenue > EUR 160 M · closed C[8]. 2024-09-06 · US BIS · ECCN 3A904 rule · n/a · in force G[9]. 2025-03-21 · ULVAC · ~10 mK refrigerator programme with IBM · undisclosed · "early 2026", unconfirmed C[5]. No round, grant or acquisition specific to an inter-fridge link exists as of 2026-09-04.
Market & supply chain. There is no link market, only a refrigerator market in which a link consumes two units instead of one; Oxford Instruments is the second merchant source C[5]. Bluefors plus Cryomech supplies the dilution stage and the pulse tubes beneath it with no alternative at that volume C[8]. G6 (networking) pays directly; G4 pays only once a cryostat's line budget runs out, which KIDE's >4,000 RF lines are designed to postpone C[7]C · 2026-06-16">G.
IP & standards. No patent family specific to cross-cryostat microwave links in any named database and no standards body addressing cryogenic microwave interfaces — no dated fact found; module geometry is published openly D[2].
Roadmaps & track record. ETH Zürich: (2023-05 · 30 m Bell test · delivered); (2026-04 · 120 m via cooling units per ~15 m · simulated only) S[2]. ULVAC/IBM: (2025-03 · refrigerator "early 2026" · unconfirmed) C[5]. IBM: (2026-08 · two coupled cells · delivered, no qubits in them) C[6]. ETH has met every milestone it announced; both vendor timelines are unverified.
Strategic reading. If this works the cryostat suppliers capture the value, not the QPU vendor. If it fails nothing breaks — every published superconducting roadmap scales inside one cryostat first. Substitution runs both ways: l-couplers remove the need below ~1,000 qubits per cell C[6], transduction removes the distance limit above it. No independent link vendor exists to bargain with.
Open niche: no demonstration characterises link fidelity, phase stability or crosstalk while both endpoints run live gates; every result assumes a quiet fridge at each end. Independent phase-noise and interface-loss metrology, and a protocol certifying a link separately from its nodes, is an open QCVV niche.
Outlook & open questions
Falsifiable (12–24 months): confirm if any group publishes a three-cryostat chained link, or a 30 m link run while both processors execute gates, by end-2027; demote if interface loss is not below 0.3 dB by then. Best case 2029: per-hop efficiency above 90% and an architecture that needs two fridges. Worst case: intra-cryostat modularity absorbs all growth through 2030 and this stays a Bell-test instrument. Open questions: residual inter-cryostat phase noise; whether joints can be non-demountable and still serviceable; whether anyone builds a cryogenic microwave switch. Watch: ETH follow-ons, IBM's first coupled cells with qubits in them.
Sources
[1] Storz, S., Schär, J., Kulikov, A., Magnard, P., Kurpiers, P., … Wallraff, A. (ETH Zürich) · "Loophole-free Bell inequality violation with superconducting circuits" · Nature 617, 265 · 2023-05-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0
[2] Schär, J.D., Storz, S., Magnard, P., Kurpiers, P., Lütolf, J., Gehrig, M., Besse, J.-C., Kulikov, A., Wallraff, A. (ETH Zürich) · "A modular cryogenic link for microwave quantum communication over distances of tens of meters" · arXiv:2604.15971 · 2026-04 — https://arxiv.org/html/2604.15971v1
[3] Magnard, P., Storz, S., Kurpiers, P., et al. (ETH Zürich) · "Microwave quantum link between superconducting circuits housed in spatially separated cryogenic systems" · Phys. Rev. Lett. 125, 260502 (arXiv:2008.01642) · 2020-12 — https://arxiv.org/abs/2008.01642
[4] Yam, W.K., Renger, M., Gandorfer, S., et al. (MCQST / TU Munich; VTT, Finland) · "Cryogenic microwave link for quantum local area networks" · npj Quantum Information 11, 87 · 2025-05-31 — https://www.nature.com/articles/s41534-025-01046-5
[5] ULVAC, Inc. C · "ULVAC developing next-generation dilution refrigerator for quantum computing" · press release · 2025-03-21 — https://www.nasdaq.com/press-release/ulvac-developing-next-generation-dilution-refrigerator-quantum-computing-2026-2025-03
[6] IBM Quantum C · "A new modular architecture for cryogenic systems" · IBM Quantum blog · 2026-08-19 — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[7] Bluefors C · "KIDE cryogenic platform" · product page, revised 2026-06-16 — https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[8] Bluefors C · "Bluefors closes the acquisition of Cryomech" · press release · 2023-03-28 — https://bluefors.com/press-releases/bluefors-closes-the-acquisition-of-cryomech/
[9] US Bureau of Industry and Security G · "Commerce Control List additions and revisions: controls on advanced technologies" (ECCN 3A904, dilution refrigerators) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies
[10] Microwave-optical transduction state-of-the-art review P · arXiv:2605.26976 · 2026-05 — https://arxiv.org/html/2605.26976
Open verification items
The graph record's "transfer efficiency 75–79%" for the 2026 link is not implied by the measured 0.55–0.65 dB channel loss (86–88% transmission); no source reconciles the two, and the residue is presumed to be node emission/absorption efficiency.
Residual phase noise between the two cryostats is not quantified in any source reviewed.
No independent replication of either the ETH 30 m or the Munich/VTT 6.6 m headline figure as of 2026-09-04.
ULVAC/IBM refrigerator shipment status unconfirmed beyond the "early 2026" target stated in 2025-03.
The arXiv HTML for [2] shows a 2026-08-24 revision date against an April-2026 identifier; the graph record's 2026-04 date is used here.
Криогенная СВЧ-линия связи между рефрижераторами
Сверхпроводящий волновод, удерживаемый ниже 50 mK по всей своей длине и переносящий бегущие фотоны 5–7 GHz или сжатые состояния между двумя независимо охлаждаемыми рефрижераторами растворения.
Вердикт. Все заголовочные результаты принадлежат одной группе (ETH Zürich): 30 m, точность (fidelity) белловской пары 80.4% при 12.5 kHz, без лазеек. Потери сидят в разъёмных стыках, а не в волноводе, и ни одна архитектура не ставит эту технологию на критический путь отказоустойчивости.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Сверхпроводящий волновод, охлаждённый по всей длине ниже алюминиевой щели и переносящий бегущие фотоны ~5–7 GHz между двумя раздельно охлаждаемыми рефрижераторами растворения — а не между кристаллами внутри одного криостата. Технику ввела группа Wallraff в ETH Zürich в 2020 г.: 5 m, перенос состояния 85.8%, удалённые белловские пары 79.5% D[3]. На 30-метровом преемнике в 2023 г. поставлен первый сверхпроводниковый белловский тест без лазеек D[1]; статья 2026 г. документирует его как воспроизводимую модульную сборку D[2]. Единственную независимую вторую линию ведёт TU Munich совместно с VTT, передавая сжатые гауссовы состояния на 6.6 m D[4]. Координаты: d = дальняя межкриостатная связность, единственная запись слоя, охватывающая разные рефрижераторы; e/f/g = милликельвиновое СВЧ-возбуждение в обоих рефрижераторах, потери и когерентная фаза вместо паулиевских ошибок, сверхпроводниковая литография с разъёмными интерфейсами (запись графа технологий).
Физика и пределы
Ограничивает не волновод: затухание α < 1 dB/km, менее 0.03 dB на всех 30 m — та же самая величина в статьях 2023 и 2026 гг. D[1][2]. Тем не менее сквозные потери при переносе фотона составляют 0.55–0.65 dB (12–14%), и статья 2026 г. относит их к интерфейсам между модулями, а не к самой линии D[2]: каждый из 26 разъёмных стыков стоит части пропускания.
Второе — тепловое заселение. На 5.6 GHz фотон эквивалентен 0.27 K, поэтому канал при 50 mK содержит 4.6×10⁻³ остаточных фотонов, тогда как центр канала при 1 K, где Munich/VTT ещё разрешали запутанность, содержит ≈3.3 D[4]. Перенос фоковских состояний деградирует примерно линейно по этому заселению; гауссовы сжатые состояния его терпят, поэтому сжатие — более дешёвый носитель для удлинения линии. Третье — фаза: двум механически независимым криостатам нужна общая опора, и ни один источник не даёт количественной оценки остаточного фазового шума — того самого члена, который ограничивал бы линию с ретрансляцией. Что сдвигает нижнюю границу: сварные или bump-bonded соединения вместо разъёмных фланцев.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2023-05 | линия 30 m, точность белловской пары 80.4% при 12.5 kHz, CHSH S = 2.0747 ± 0.0033 | ETH Zürich | D[1] |
| 2025-05 | линия 6.6 m на сжатых состояниях, сжатие 2.10 ± 0.02 dB, негативность 0.501 ± 0.011 | TU Munich | D[4]G |
| 2026-04 | модульная сборка 30 m, 26 модулей, охлаждение 6.5 d, потери переноса 0.55–0.65 dB | ETH Zürich | D[2] |
Доминируют потери на интерфейсах — примерно в 20× больше собственного вклада волновода D[2]; по состоянию на 2026-09-04 нет ни цепочечной линии (≥3 рефрижераторов), ни прогона линии во время исполнения гейтов, ни независимого воспроизведения 30 m.
Производство, материалы и цепочка поставок
Каждая линия делается на заказ. Сборка ETH длиной 30 m — это 26 модулей плюс два узла и центральный блок охлаждения, удерживающий ступень 4 K ниже 6 K по всему пролёту; итерации замедляет не точность, а 6.5-суточное охлаждение, а моделирование даёт один блок охлаждения на ~15 m вплоть до 120 m D[2]S[2]. Базовые криостаты приходят с концентрированного рынка: Bluefors закрыла поглощение Cryomech (криоохладители на пульсирующей трубе и по циклу Gifford-McMahon) 2023-03-28, что дало ~600 сотрудников и выручку свыше EUR 160 M C[8]; ULVAC — японский третий источник, созданный при участии IBM C[5]G. Экспортная уязвимость унаследованная: ECCN 3A904 (BIS, 2024-09-06) охватывает рефрижераторы, удерживающие ≥600 µW при 0.1 K в течение 48 h; ни один ECCN линию связи не называет G[9]G.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Каждая попытка требует перестраиваемого по потоку элемента связи (каплера) на обоих концах и СВЧ-источников, фазово синхронизированных между двумя криостатами. Белловский тест 2023 г. несёт самое жёсткое в этом отчёте ограничение реального времени: разнос 32.824 m оставляет окно 109 ns, внутри которого должны уложиться выбор базиса, гейт, считывание и запись D[1]. Частота повторения 12.5 kHz — 80 µs на попытку — задаётся сбросом и формированием импульсов, а не временем распространения. Для 10³–10⁶ кубитов не опубликовано ничего; связывающие величины — число криогенных установок и независимые фазовые опоры.
Роль в стеке
Единственный путь платформы — сверхпроводниковый трансмон (Google, IBM, Rigetti, IQM, OQC, USTC/Zhejiang, Fujitsu); технология требует литографии сверхпроводниковых кубитов. Она конкурирует с модульностью внутри одного рефрижератора — IBM в 2026-08 связала две криогенные ячейки, l-каплеры «масштаба одного метра», без кубитов и без заявленной точности C[6]G — и с СВЧ-оптической трансдукцией, у которой лучшая полная эффективность 47% и нет ни одного результата с η > ½ при добавленном шуме меньше единицы P[10]G. Производный такт: 80 µs на попытку запутывания (2 знач. цифры) против цикла поверхностного кода 1.1 µs — расхождение в четыре порядка. Соседний пустой слот: криогенный СВЧ-коммутатор, без которого N рефрижераторов требуют N(N−1)/2 волноводов.
Верификация (QCVV)
Нарушение CHSH без лазеек с пространственноподобно разнесёнными измерениями является device-independent, а не томографическим, — необычно сильная верификация для этого слоя D[1]. Munich опирается на гомодинную томографию D[4]; эти два результата несопоставимы, ни один не воспроизведён, и оба получены при простаивающих локальных процессорах. Расхождение: эффективность переноса 75–79% из записи графа технологий не следует из одних лишь 0.55–0.65 dB (что даёт 86–88%).
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| ETH Zürich | Исследования | Швейцария | Построила линии 5 m, 30 m и модульную; ей принадлежат все заголовочные результаты | D[1][2][3] |
| TU Munich | Исследования | Германия | Линия 6.6 m на сжатых состояниях, независимая вторая линия | D[4] |
| Bluefors | Поставщик | Финляндия | Поставщик рефрижераторов и криоохладителей; KIDE — конкурирующий путь | C[7]C · 2026-06-16">G |
| ULVAC Cryogenics | Поставщик | Япония | Рефрижератор на ~10 mK при участии IBM, испытан в Poughkeepsie | C[5]G |
| IBM | Разработчик | США | Ведёт конкурирующее направление модульной криогеники внутри рефрижератора | C[6]G |
Деньги. 2023-03-28 · Bluefors · M&A (Cryomech) · сумма не раскрыта · совокупная выручка > EUR 160 M · закрыто C[8]. 2024-09-06 · US BIS · правило по ECCN 3A904 · н/п · в силе G[9]. 2025-03-21 · ULVAC · программа рефрижератора на ~10 mK совместно с IBM · сумма не раскрыта · «начало 2026», не подтверждено C[5]. Ни раунда, ни гранта, ни поглощения, относящихся именно к межрефрижераторной линии, по состоянию на 2026-09-04 не существует.
Рынок и цепочка поставок. Рынка линий не существует — есть только рынок рефрижераторов, на котором линия потребляет две единицы вместо одной; вторым рыночным источником выступает Oxford Instruments C[5]. Bluefors вместе с Cryomech поставляет ступень растворения и стоящие под ней пульсирующие трубы, и альтернативы в таком объёме нет C[8]. Прямо оплачивается цель G6 (сети); G4 оплачивается лишь тогда, когда исчерпан бюджет линий криостата, — отодвинуть этот момент и призваны >4,000 РЧ-линий в KIDE C[7]C · 2026-06-16">G.
ИС и стандарты. Патентного семейства именно по межкриостатным СВЧ-линиям нет ни в одной названной базе, и нет органа стандартизации, занимающегося криогенными СВЧ-интерфейсами, — датированных фактов не найдено; геометрия модулей опубликована открыто D[2].
Дорожные карты и послужной список. ETH Zürich: (2023-05 · белловский тест на 30 m · выполнено); (2026-04 · 120 m за счёт блоков охлаждения через ~15 m · только моделирование) S[2]. ULVAC/IBM: (2025-03 · рефрижератор «начало 2026» · не подтверждено) C[5]. IBM: (2026-08 · две связанные ячейки · выполнено, кубитов в них нет) C[6]. ETH выполнила каждую объявленную веху; графики обоих поставщиков не проверены.
Стратегическое прочтение. Если это заработает, стоимость улавливают поставщики криостатов, а не производитель QPU. Если не заработает, ничего не сломается: каждая опубликованная сверхпроводниковая дорожная карта сначала масштабируется внутри одного криостата. Замещение идёт в обе стороны: l-каплеры снимают потребность ниже ~1,000 кубитов на ячейку C[6], трансдукция снимает ограничение по расстоянию выше этого порога. Независимого поставщика линий, с которым можно было бы торговаться, не существует.
Открытая ниша: ни одна демонстрация не характеризует точность линии, стабильность фазы или перекрёстные наводки в условиях, когда на обоих концах действительно исполняются гейты; каждый результат предполагает «тихий» рефрижератор с каждой стороны. Независимая метрология фазового шума и потерь на интерфейсах, а также протокол, аттестующий линию отдельно от её узлов, — открытая ниша QCVV.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо (12–24 месяца): подтвердить, если до конца 2027 г. какая-либо группа опубликует цепочечную линию из трёх криостатов либо прогон 30-метровой линии при исполнении гейтов на обоих процессорах; понизить, если к тому же сроку потери на интерфейсах не опустятся ниже 0.3 dB. Лучший случай к 2029 г.: эффективность на один переход выше 90% и архитектура, которой нужны два рефрижератора. Худший случай: внутрикриостатная модульность поглощает весь рост вплоть до 2030 г., и технология остаётся инструментом для белловских тестов. Открытые вопросы: остаточный межкриостатный фазовый шум; можно ли сделать стыки неразъёмными, сохранив ремонтопригодность; построит ли кто-нибудь криогенный СВЧ-коммутатор. За чем следить: продолжения работ ETH, первые связанные ячейки IBM с кубитами внутри.
Источники
[1] Storz, S., Schär, J., Kulikov, A., Magnard, P., Kurpiers, P., … Wallraff, A. (ETH Zürich) · "Loophole-free Bell inequality violation with superconducting circuits" · Nature 617, 265 · 2023-05-10 — https://www.nature.com/articles/s41586-023-05885-0
[2] Schär, J.D., Storz, S., Magnard, P., Kurpiers, P., Lütolf, J., Gehrig, M., Besse, J.-C., Kulikov, A., Wallraff, A. (ETH Zürich) · "A modular cryogenic link for microwave quantum communication over distances of tens of meters" · arXiv:2604.15971 · 2026-04 — https://arxiv.org/html/2604.15971v1
[3] Magnard, P., Storz, S., Kurpiers, P., et al. (ETH Zürich) · "Microwave quantum link between superconducting circuits housed in spatially separated cryogenic systems" · Phys. Rev. Lett. 125, 260502 (arXiv:2008.01642) · 2020-12 — https://arxiv.org/abs/2008.01642
[4] Yam, W.K., Renger, M., Gandorfer, S., et al. (MCQST / TU Munich; VTT, Finland) · "Cryogenic microwave link for quantum local area networks" · npj Quantum Information 11, 87 · 2025-05-31 — https://www.nature.com/articles/s41534-025-01046-5
[5] ULVAC, Inc. C · "ULVAC developing next-generation dilution refrigerator for quantum computing" · press release · 2025-03-21 — https://www.nasdaq.com/press-release/ulvac-developing-next-generation-dilution-refrigerator-quantum-computing-2026-2025-03
[6] IBM Quantum C · "A new modular architecture for cryogenic systems" · IBM Quantum blog · 2026-08-19 — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics
[7] Bluefors C · "KIDE cryogenic platform" · product page, revised 2026-06-16 — https://bluefors.com/products/kide-cryogenic-platform/
[8] Bluefors C · "Bluefors closes the acquisition of Cryomech" · press release · 2023-03-28 — https://bluefors.com/press-releases/bluefors-closes-the-acquisition-of-cryomech/
[9] US Bureau of Industry and Security G · "Commerce Control List additions and revisions: controls on advanced technologies" (ECCN 3A904, dilution refrigerators) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies
[10] Microwave-optical transduction state-of-the-art review P · arXiv:2605.26976 · 2026-05 — https://arxiv.org/html/2605.26976
Открытые пункты верификации
«Эффективность переноса 75–79%» из записи графа технологий для линии 2026 г. не следует из измеренных потерь канала 0.55–0.65 dB (пропускание 86–88%); ни один источник эти величины не согласует, а остаток предположительно приходится на эффективность излучения/поглощения в узлах.
Остаточный фазовый шум между двумя криостатами не выражен количественно ни в одном из рассмотренных источников.
По состоянию на 2026-09-04 нет независимого воспроизведения ни заголовочного результата ETH на 30 m, ни 6.6 m у Munich/VTT.
Статус поставки рефрижератора ULVAC/IBM не подтверждён ничем сверх заявленного в 2025-03 ориентира «начало 2026».
HTML-версия [2] на arXiv показывает дату ревизии 2026-08-24 при идентификаторе от апреля 2026 г.; здесь используется дата 2026-04 из записи графа технологий.
Ion–photon photonic link
Heralded ion–photon entanglement over fibre links separate ion traps into one machine; best published rate 250 s⁻¹ against a ~10⁴ s⁻¹ need.
Verdict. Real: remote Bell pairs at 9.7–250 s⁻¹, 94–97% fidelity, teleported CZ 86%. Unverified: IonQ's networked-systems claim carries no rate or fidelity. Demote if nothing exceeds 10³ s⁻¹ by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An ion decaying from an excited state emits a photon entangled with its qubit state; interfere two such photons from two traps on a beamsplitter and a coincident detection projects the distant ions into a Bell pair — heralded and probabilistic, unlike an in-trap gate, and the only mechanism coupling ions in separate vacuum systems. First shown in 2007 by Monroe's group (Michigan, later Maryland/Duke) — the lineage that holds today's rate record, not the Wineland/NIST line.
Coordinates. Mobility: flying — the photon, not the ion, carries entanglement. Control modality @ placement: optical, room temperature — collection, interference and detection sit outside the trap's vacuum envelope.
Physics & limits
The rate is the whole problem. Success probability per attempt goes as η², where η is collection solid angle × branching ratio × fibre coupling × detector efficiency, since both photons must survive; two in η is four in rate. With free-space objectives η sits in the low per cent, so published rates are 9.7 s⁻¹ over a 2-m link D[1] and 250 s⁻¹ at the record D[2] against the ~10⁴ s⁻¹ a QEC cycle would consume — 40× at best, closing quadratically through collection, not electronics.
Fidelity is the healthier budget: two-photon interference visibility, detector dark counts and jitter, and residual ion motion cap heralded fidelity at 94–97% D[1][2]. Because failures are heralded, the error the code sees is loss, so low η costs throughput, not infidelity — an erasure channel at the interconnect layer. What moves the floor: cavity (Purcell) enhancement, waveguide-integrated collection in photonic-chip traps, telecom frequency conversion, emitter multiplexing per module, and quantum memories that let attempts accumulate rather than retry in lockstep.
Engineering state of the art
Best demonstrated is a distributed computation, not just a Bell pair: Oxford ran a teleported CZ at 86.2(9)% and a distributed Grover search across a 2-m link D[1].
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024 | Remote entanglement rate record, 250 s⁻¹ at fidelity >94% | Duke/Maryland | D[2] |
| 2025-02 | 2-m link: remote Bell 96.89(8)% at 9.7 s⁻¹, teleported CZ 86.2(9)% | Oxford | D[1] |
| 2025-06 | Lightsynq (photonic interconnect + quantum memory, >20 patents and applications) acquired | IonQ | C[4] |
| 2026-04 | Two commercial ion systems linked; no rate, fidelity or distance disclosed | IonQ | C[3] |
Dominant gap: throughput. Every published rate is two to three orders below what a networked QEC cycle needs; fidelity is not the blocker.
Manufacturing, materials & supply chain
No fab and no wafer statistic — the "yield" is optical collection efficiency, an alignment and numerical-aperture figure. A link is a high-NA objective or in-vacuum cavity, single-mode fibre and polarisation control, a Bell-state-measurement station with two single-photon detectors, and coincidence logic. Traps come from elsewhere: Infineon is the merchant trap foundry for IonQ/Oxford Ionics, eleQtron and Universal Quantum, Honeywell fabricates Quantinuum's in house CG. The concentrated input is detectors — the merchant SNSPD base is Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot and Quantum Opus, and IonQ owns ID Quantique PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. Cost per link is not quotable. Export exposure is indirect: the BIS rule of 2024-09-06 names no interconnect optics, only ≥34-qubit machines (4A906) G[12].
Control, readout & I/O burden
Per link: one collection channel per ion, two detectors, a phase-stable optical path, a coincidence gate. Heralding latency is sub-µs, so the electronics limit nothing — the attempt rate does. At ~10 modules a handful of point-to-point links works; at 10⁴ any-to-any needs a switch fabric plus enough pair generation to feed inter-module lattice surgery, and no published design states a link count. Quantinuum's in-trap alternative exchanges ions at 2.5 kHz and transports through junctions at 4 m/s D[5] — an order faster than the best photonic link, which is why QCCD vendors have not adopted this node.
Role in the stack
It requires the trapped atomic ion and single-photon detection (SNSPD/TES) and provides for nothing downstream: a terminal capability, the exit from single-trap scaling. Paths served: QCCD laser-gate ions (Quantinuum, AQT) and electronic-gate, chip-controlled ions (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). The graph lists no replacement or conflict, but in-trap transport is the functional rival and currently wins. Derived-clock contribution: dominant where used — at 250 s⁻¹ one inter-module pair costs 4.0×10⁻³ s, comparable to a full-width ion layer; at 9.7 s⁻¹ it is 1.0×10⁻¹ s.
Verification (QCVV)
Heralded fidelity is tomography or parity oscillation conditioned on a successful click, so 94–97% describes the links that happened, not the channel including loss; the honest figure of merit is rate × fidelity, which nobody reports. Published rates come from different species, distances and collection geometries and are not directly comparable. The weakest evidence is commercial: IonQ's release states it "validated the generation, transmission, and detection of photons used to enable quantum entanglement" — wording that stops short of reporting a measured Bell state, with no rate, fidelity or distance and no replication C[3]. Among peer-reviewed results there is no conflict.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| University of Oxford | research | UK | 2-m link, teleported CZ and distributed Grover | D[1] |
| Duke University | research | US | Co-holder of the 250 s⁻¹ record | D[2] |
| IonQ | developer | US | Networked two systems; owns Lightsynq and ID Quantique | C[3] |
| Quantinuum | developer | US | Scales by in-trap transport; no photonic commitment | D[5] |
| ID Quantique | supplier | CH | SNSPD vendor, acquired by IonQ | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
| Single Quantum | supplier | NL | Merchant SNSPD supplier, independent | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
| AFRL | user | US | Partner on IonQ's April-2026 milestone | C[3] |
| DARPA | investor | US | QBI Stage B funds both ion vendors | G[7] |
Money.
- 2025-05-06 · IonQ · M&A, ID Quantique (single-photon detectors) · undisclosed · — · closed PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G
- 2025-06-03 · IonQ · M&A, Lightsynq (interconnect, quantum memory, >20 patents) · undisclosed · Harvard/AWS founders · closed C[4]
- 2025-09-17 · IonQ · M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · — · closed C[6]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B · up to $15 M each · IonQ and Quantinuum among eleven G[7]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · $1.68 B gross · — · closed G[10]
- 2026-07-31 · IonQ · M&A, SkyWater Technology · ~$1.8 B · — · closed C[8]
Market & supply chain. There is no market yet — four merchant detector houses and a few optics suppliers — and the largest natural customer owns one of the four. IonQ has bought the vertical: Lightsynq for interconnect and memory, ID Quantique for detectors, Oxford Ionics for gates, SkyWater for fabrication. Unit economics are not quotable. G6 pays directly; G4 pays as the way past single-trap ceilings; the rest do not.
IP & standards. The only dated IP fact is IonQ's statement that Lightsynq brought "over 20 patents and patent applications" in photonic interconnect and quantum memory — a company count with no family, assignees or filing years C[4]. No named patent family was found for ion–photon link hardware; no standards body governs it.
Roadmaps & track record. IonQ (promised 2025-06 · 2 M physical, 40–80 k logical by 2030 · status 2026-09-03: needs an interconnect two orders faster than any published rate) R[9]; its 2020 roadmap missed 4,000 qubits by 2026 by ~40×. Quantinuum (promised 2024-09 · Sol 2027, Apollo 2029 · no dated photonic-interconnect commitment) R[11]; Helios launched on schedule, so its dates carry weight.
Strategic reading. If heralded links reach production rates the single-trap ceiling stops mattering and every ion vendor becomes modular; IonQ wins that world because it owns each layer, and merchant detector vendors lose their largest customer to a competitor. If rates stay put, Quantinuum wins by ignoring the node — in-trap transport at 4 m/s is already faster. Supplier power is negligible today and would rise only if link counts grew with module counts.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company could define and run the unconditional benchmark this field lacks — rate × fidelity including heralding loss — and apply it to commercial claims that publish neither.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 if any group publishes above 10³ s⁻¹, or IonQ discloses rate, fidelity and distance. Demote the networking-ready framing if by end-2028 nothing exceeds roughly 10× the 250 s⁻¹ record. Best case by 2029: cavity or waveguide collection plus telecom conversion reaches 10³–10⁴ s⁻¹ and a three-node network appears. Worst case: rates stay at 10²–10³ s⁻¹ and modular ion machines use in-trap transport instead. Open questions: what did IonQ's link achieve; does cavity enhancement cost interference visibility; can frequency conversion survive the fidelity budget?
Sources
[1] Main, Drmota, Nadlinger, Ainley, Agrawal, Lucas et al. (Oxford) · "Distributed quantum computing across an optical network link" · Nature 638, 383 · 2025-02-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x D
[2] Duke University / University of Maryland · remote ion–ion entanglement rate record, 250 s⁻¹ · arXiv:2404.16167 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2404.16167 D
[3] IonQ · "IonQ achieves key photonic interconnect milestone, demonstrating networked quantum systems using entanglement" (AFRL partner; no rate, fidelity or distance disclosed) · 2026-04-14 · https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-key-photonic-interconnect-milestone-demonstrating-networked-quantum-systems-using-entanglement C
[4] IonQ · "IonQ completes acquisition of Lightsynq, accelerating quantum computing and networking roadmap" (>20 patents and applications; founders Bhaskar, Machielse, Levonian) · 2025-06-03 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-lightsynq-accelerating-quantum-computing-and C
[5] Quantinuum · grid trap with 2.5 kHz ion exchange · arXiv:2403.00756 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.00756 ; junction transport at 4 m/s · arXiv:2206.11888 D
[6] IonQ · completes acquisition of Oxford Ionics · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[7] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[8] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[9] IonQ · accelerated roadmap (2 M physical / 40–80 k logical by 2030) · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R
[10] Quantinuum · pricing of upsized initial public offering, Nasdaq QNT · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G
[11] Quantinuum · accelerated roadmap to universal fault tolerance (Sol 2027, Apollo 2029) · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[12] US BIS · Interim final rule, Commerce Control List additions: quantum computing items (4A906 and related ECCNs) · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
Open verification items
- IonQ's April-2026 milestone [3] discloses no rate, fidelity or distance, and its wording ("validated the generation, transmission, and detection of photons used to enable quantum entanglement") does not state that a Bell pair was measured.
- The 2007 first remote ion–ion entanglement is attributed here to Monroe's group (Michigan) on the technology-graph record's first-demonstration date; the original paper is cited from the standard literature without a numbered source.
- Lightsynq deal terms are undisclosed; the ">20 patents and patent applications" figure is IonQ's own count with no family names, assignees or filing years.
- ID Quantique's acquisition close date (2025-05-06) comes from the shared fact record for SNSPD vendors and carries no numbered source.
- No source reports an unconditional link metric (rate combined with fidelity including heralding loss), so the 94–97% figures and the 250 s⁻¹ figure cannot be combined into one number.
- No published design states a link count or switch-fabric topology for a 10⁴-module ion machine.
Фотонная связь ион — фотон
Геральдированное (heralded) запутывание ион — фотон по волокну связывает отдельные ионные ловушки в одну машину; лучшая опубликованная скорость 250 с⁻¹ при потребности ~10⁴ с⁻¹.
Вердикт. Реально: удалённые белловские пары со скоростью 9.7–250 с⁻¹ и точностью 94–97%, телепортированный CZ 86%. Не подтверждено: заявление IonQ о сетевом объединении систем не содержит ни скорости, ни точности. Понизить, если к 2028 г. ничто не превысит 10³ с⁻¹.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Ион, распадающийся из возбуждённого состояния, испускает фотон, запутанный с его кубитным состоянием; сведите два таких фотона из двух ловушек на светоделителе — и совпадающее детектирование спроецирует удалённые друг от друга ионы в белловскую пару. В отличие от гейта внутри ловушки, процесс геральдированный и вероятностный, и это единственный механизм, связывающий ионы в разных вакуумных системах. Впервые показано в 2007 г. группой Monroe (Michigan, позднее Maryland/Duke) — именно эта линия держит сегодняшний рекорд скорости, а не линия Wineland/NIST.
Координаты. Подвижность: летающий носитель — запутывание несёт фотон, а не ион. Модальность управления и её размещение: оптическая, комнатная температура — сбор света, интерференция и детектирование находятся вне вакуумной оболочки ловушки.
Физика и пределы
Вся проблема — в скорости. Вероятность успеха на одну попытку идёт как η², где η есть произведение телесного угла сбора, коэффициента ветвления, эффективности ввода в волокно и квантовой эффективности детектора, поскольку выжить должны оба фотона; двукратный выигрыш по η — это четырёхкратный по скорости. С объективами в свободном пространстве η составляет единицы процентов, поэтому опубликованные скорости — 9.7 с⁻¹ на двухметровой линии D[1] и 250 с⁻¹ в рекорде D[2] — против ~10⁴ с⁻¹, которые потреблял бы цикл QEC: в лучшем случае отставание в 40×, и закрывается оно квадратично через сбор света, а не через электронику.
С точностью (fidelity) бюджет здоровее: видность двухфотонной интерференции, тёмные отсчёты и джиттер детекторов, а также остаточное движение иона ограничивают геральдированную точность на уровне 94–97% D[1][2]. Поскольку неудачи геральдируются, код видит именно потерю, так что низкое η стоит пропускной способности, а не точности, — на слое интерконнекта это канал стирания. Пол сдвигают: резонаторное (парселловское) усиление, сбор света в интегрированные волноводы в ловушках на фотонных чипах, преобразование частоты в телекоммуникационный диапазон, мультиплексирование излучателей внутри модуля и квантовые памяти, позволяющие накапливать попытки, а не повторять их синхронно.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшая демонстрация — не просто белловская пара, а распределённое вычисление: в Oxford выполнили телепортированный CZ с показателем 86.2(9)% и распределённый поиск Гровера через двухметровую линию D[1].
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024 | Рекорд скорости удалённого запутывания, 250 с⁻¹ при точности >94% | Duke/Maryland | D[2] |
| 2025-02 | Двухметровая линия: удалённое белловское состояние 96.89(8)% при 9.7 с⁻¹, телепортированный CZ 86.2(9)% | Oxford | D[1] |
| 2025-06 | Поглощена Lightsynq (фотонный интерконнект + квантовая память, >20 патентов и заявок) | IonQ | C[4] |
| 2026-04 | Связаны две коммерческие ионные системы; ни скорость, ни точность, ни расстояние не раскрыты | IonQ | C[3] |
Доминирующий разрыв — пропускная способность. Каждая опубликованная скорость на два-три порядка ниже того, что нужно сетевому циклу QEC; точность блокирующим фактором не является.
Производство, материалы и цепочка поставок
Ни фабрики, ни пластинной статистики — «выходом годных» служит эффективность оптического сбора, то есть показатель юстировки и числовой апертуры. Линия связи — это объектив с высокой NA или внутривакуумный резонатор, одномодовое волокно с управлением поляризацией, станция измерения белловского состояния с двумя однофотонными детекторами и логика совпадений. Ловушки приходят со стороны: Infineon — коммерческая фабрика (foundry) ловушек для IonQ/Oxford Ionics, eleQtron и Universal Quantum, а Honeywell изготавливает ловушки Quantinuum внутри группы CG. Концентрированный вход — детекторы: коммерческую базу SNSPD составляют Single Quantum, ID Quantique, Photon Spot и Quantum Opus, причём ID Quantique принадлежит IonQ PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. Стоимость линии назвать нельзя. Экспортная уязвимость косвенная: правило BIS от 2024-09-06 не называет оптику интерконнекта, только машины на ≥34 кубита (4A906) G[12].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
На одну линию: один канал сбора света на ион, два детектора, фазово-стабильный оптический тракт, схема совпадений. Задержка геральдирования субмикросекундная, так что электроника не ограничивает ничего — ограничивает частота попыток. При ~10 модулях достаточно горстки линий «точка — точка»; при 10⁴ для связи «любой с любым» нужны коммутационная матрица и такая производительность по парам, чтобы прокормить межмодульную решёточную хирургию, а числа линий не приводит ни один опубликованный проект. Внутриловушечная альтернатива Quantinuum обменивает ионы с частотой 2.5 кГц и транспортирует их через переходы со скоростью 4 м/с D[5] — на порядок быстрее лучшей фотонной линии, и именно поэтому вендоры QCCD этот узел не приняли.
Роль в стеке
Узел требует захваченного атомного иона и однофотонного детектирования (SNSPD/TES) и не обеспечивает ничего ниже по стеку: это конечная возможность, выход за пределы масштабирования в одной ловушке. Обслуживаемые пути платформы: ионы QCCD с лазерными гейтами (Quantinuum, AQT) и ионы с электронными гейтами и управлением на чипе (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art). В графе не указано ни замещения, ни конфликта, однако функциональным соперником выступает внутриловушечный транспорт, и сегодня он выигрывает. Вклад в производный такт: доминирующий там, где узел применяется, — при 250 с⁻¹ одна межмодульная пара стоит 4.0×10⁻³ с, что сопоставимо со слоем полной ширины у ионов; при 9.7 с⁻¹ это уже 1.0×10⁻¹ с.
Верификация (QCVV)
Геральдированная точность — это томография или осцилляции чётности при условии успешного отсчёта, поэтому 94–97% описывают состоявшиеся связи, а не канал вместе с потерями; честным показателем качества было бы произведение «скорость × точность», которого не приводит никто. Опубликованные скорости получены на разных сортах ионов, разных расстояниях и разных геометриях сбора и напрямую не сопоставимы. Самое слабое свидетельство — коммерческое: релиз IonQ сообщает, что компания «подтвердила генерацию, передачу и детектирование фотонов, используемых для получения квантовой запутанности», — формулировка, которая не доходит до сообщения об измеренном белловском состоянии, без скорости, точности и расстояния и без воспроизведения C[3]. Среди рецензируемых результатов противоречий нет.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| University of Oxford | исследования | Великобритания | Двухметровая линия, телепортированный CZ и распределённый Гровер | D[1] |
| Duke University | исследования | США | Соавтор рекорда 250 с⁻¹ | D[2] |
| IonQ | разработчик | США | Объединила по сети две системы; владеет Lightsynq и ID Quantique | C[3] |
| Quantinuum | разработчик | США | Масштабируется внутриловушечным транспортом; обязательств по фотонике нет | D[5] |
| ID Quantique | поставщик | Швейцария | Вендор SNSPD, поглощён IonQ | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
| Single Quantum | поставщик | Нидерланды | Независимый коммерческий поставщик SNSPD | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
| AFRL | пользователь | США | Партнёр по апрельской вехе IonQ 2026 года | C[3] |
| DARPA | инвестор | США | Этап B QBI финансирует обоих ионных вендоров | G[7] |
Деньги.
- 2025-05-06 · IonQ · сделка M&A, ID Quantique (однофотонные детекторы) · сумма не раскрыта · — · закрыта PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G
- 2025-06-03 · IonQ · сделка M&A, Lightsynq (интерконнект, квантовая память, >20 патентов) · сумма не раскрыта · основатели из Harvard/AWS · закрыта C[4]
- 2025-09-17 · IonQ · сделка M&A, Oxford Ionics · $1.075 B · — · закрыта C[6]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI, этап B · до $15 M каждому · IonQ и Quantinuum в числе одиннадцати G[7]
- 2026-06-03 · Quantinuum · IPO, Nasdaq QNT · $1.68 B валовых поступлений · — · закрыто G[10]
- 2026-07-31 · IonQ · сделка M&A, SkyWater Technology · ~$1.8 B · — · закрыта C[8]
Рынок и цепочка поставок. Рынка как такового ещё нет — четыре коммерческих детекторных дома и несколько поставщиков оптики, — причём крупнейший естественный заказчик владеет одним из этих четырёх. IonQ скупила вертикаль: Lightsynq ради интерконнекта и памяти, ID Quantique ради детекторов, Oxford Ionics ради гейтов, SkyWater ради производства. Удельную экономику назвать нельзя. Напрямую оплачивает G6; G4 оплачивает как способ уйти от потолка одной ловушки; остальные — нет.
ИС и стандарты. Единственный датированный факт по ИС — заявление IonQ о том, что вместе с Lightsynq пришли «более 20 патентов и патентных заявок» в области фотонного интерконнекта и квантовой памяти: корпоративный подсчёт без названий семейств, правообладателей и годов подачи C[4]. Ни одного названного патентного семейства по аппаратуре линии ион — фотон не найдено; никакой орган по стандартизации её не регулирует.
Дорожные карты и послужной список. IonQ (обещано 2025-06 · 2 M физических и 40–80 k логических кубитов к 2030 г. · статус на 2026-09-03: требуется интерконнект на два порядка быстрее любой опубликованной скорости) R[9]; её дорожная карта 2020 года промахнулась мимо 4,000 кубитов к 2026 г. примерно в 40 раз. Quantinuum (обещано 2024-09 · Sol в 2027 г., Apollo в 2029 г. · датированных обязательств по фотонному интерконнекту нет) R[11]; Helios вышел в срок, поэтому её даты имеют вес.
Стратегическое прочтение. Если геральдированные линии выйдут на производственные скорости, потолок одной ловушки перестанет иметь значение и любой ионный вендор станет модульным; в этом мире выигрывает IonQ, поскольку владеет каждым слоем, а коммерческие производители детекторов теряют крупнейшего заказчика, уходящего к конкуренту. Если скорости останутся на месте, выигрывает Quantinuum, попросту игнорируя этот узел: внутриловушечный транспорт со скоростью 4 м/с уже быстрее. Переговорная сила поставщиков сегодня пренебрежимо мала и вырастет лишь в том случае, если число линий начнёт расти вместе с числом модулей.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ могла бы определить и выполнять тот безусловный бенчмарк, которого этой области недостаёт, — «скорость × точность» с учётом потерь при геральдировании — и применять его к коммерческим заявлениям, не публикующим ни того, ни другого.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027 г., если какая-либо группа опубликует значение выше 10³ с⁻¹ либо IonQ раскроет скорость, точность и расстояние. Понизить трактовку «готово к сетевому объединению», если к концу 2028 г. ничто не превысит примерно 10× от рекорда 250 с⁻¹. Лучший случай к 2029 г.: резонаторный или волноводный сбор света вместе с преобразованием в телеком-диапазон выводит на 10³–10⁴ с⁻¹, и появляется трёхузловая сеть. Худший случай: скорости остаются на уровне 10²–10³ с⁻¹, а модульные ионные машины используют вместо этого внутриловушечный транспорт. Открытые вопросы: чего именно достигла линия IonQ; не обходится ли резонаторное усиление потерей видности интерференции; выдержит ли преобразование частоты бюджет точности?
Источники
[1] Main, Drmota, Nadlinger, Ainley, Agrawal, Lucas et al. (Oxford) · "Distributed quantum computing across an optical network link" · Nature 638, 383 · 2025-02-05 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x D
[2] Duke University / University of Maryland · remote ion–ion entanglement rate record, 250 s⁻¹ · arXiv:2404.16167 · 2024 · https://arxiv.org/abs/2404.16167 D
[3] IonQ · "IonQ achieves key photonic interconnect milestone, demonstrating networked quantum systems using entanglement" (AFRL partner; no rate, fidelity or distance disclosed) · 2026-04-14 · https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-key-photonic-interconnect-milestone-demonstrating-networked-quantum-systems-using-entanglement C
[4] IonQ · "IonQ completes acquisition of Lightsynq, accelerating quantum computing and networking roadmap" (>20 patents and applications; founders Bhaskar, Machielse, Levonian) · 2025-06-03 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-lightsynq-accelerating-quantum-computing-and C
[5] Quantinuum · grid trap with 2.5 kHz ion exchange · arXiv:2403.00756 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.00756 ; junction transport at 4 m/s · arXiv:2206.11888 D
[6] IonQ · completes acquisition of Oxford Ionics · 2025-09-17 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum C
[7] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[8] IonQ · completes acquisition of SkyWater Technology · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[9] IonQ · accelerated roadmap (2 M physical / 40–80 k logical by 2030) · 2025-06-13 · https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality R
[10] Quantinuum · pricing of upsized initial public offering, Nasdaq QNT · 2026-06-03 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering G
[11] Quantinuum · accelerated roadmap to universal fault tolerance (Sol 2027, Apollo 2029) · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[12] US BIS · Interim final rule, Commerce Control List additions: quantum computing items (4A906 and related ECCNs) · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
Открытые пункты верификации
- Апрельская веха IonQ 2026 года [3] не раскрывает ни скорости, ни точности, ни расстояния, а её формулировка («подтвердила генерацию, передачу и детектирование фотонов, используемых для получения квантовой запутанности») не утверждает, что белловская пара была измерена.
- Первое удалённое запутывание ион — ион 2007 года отнесено здесь к группе Monroe (Michigan) по дате первой демонстрации в записи графа технологий; исходная статья приводится по стандартной литературе без нумерованного источника.
- Условия сделки по Lightsynq не раскрыты; цифра «>20 патентов и патентных заявок» — собственный подсчёт IonQ без названий семейств, правообладателей и годов подачи.
- Дата закрытия сделки по ID Quantique (2025-05-06) взята из общей записи фактов по поставщикам SNSPD и нумерованного источника не имеет.
- Ни один источник не приводит безусловной метрики линии (скорость в сочетании с точностью, учитывающей потери при геральдировании), поэтому цифры 94–97% и 250 с⁻¹ нельзя свести в одно число.
- Ни один опубликованный проект не указывает ни числа линий, ни топологии коммутационной матрицы для ионной машины из 10⁴ модулей.
Spin–photon solid-state link (SiV, NV, T-centre)
Heralded photonic entanglement between separated solid-state spin registers — diamond NV and SiV centres, silicon T centres — through deployed telecom fibre.
Verdict. Inter-cryostat gates exist on both hosts, unconditionally on NV (63–64%) and only post-selected on T centres. Rates of 0.0075–1 Hz sit 10⁵–10⁷ below the 200 kHz vendors promise; loss, not coherence, is why.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
Each node is a spin qubit in a solid — a nitrogen-vacancy or silicon-vacancy centre in diamond, or a silicon T centre — whose optical transition emits a photon entangled with the spin. Photons from two nodes interfere on a beamsplitter; a detection pattern heralds spin–spin entanglement without trusting the channel, so loss costs attempts, not fidelity. Delft demonstrated the first heralded solid-state version across 3 m in 2013 D[10]; everything since has pushed that protocol into deployed telecom fibre.
- Mobility: the carrier flies (a photon in fibre); both spins stay fixed.
- Error structure: loss-dominated; conditional fidelity and unconditional rate must be quoted together.
Physics & limits
The floor is the product of collection, conversion and transmission efficiencies, entering the rate quadratically for two-photon protocols and linearly for the single-photon protocol Delft uses at metropolitan scale D[2]. Only a small fraction of an emitter's photons land in the coherent zero-phonon line, and a 35 km deployed urban loop costs a further 17 dB D[1]. Wavelength decides whether conversion is needed — NV at 637 nm and SiV at 737.2 nm require it (Harvard converts to 1,350 nm), while a T centre emits natively near 1,326 nm, skipping that stage but paying with a weaker transition P[5]. Spin coherence is not the constraint: nuclear memories hold entanglement beyond 2 s D[1], far longer than the 0.25–0.35 ms fibre round trip. The one lever that moves the floor is cavity enhancement — a fibre microcavity around one NV raised resonant collection roughly tenfold, ~0.05% to ~0.5%, keeping echo coherence above 100 µs DG; two more such steps reach the trapped-ion regime.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-04 | NV, nodes 10 km apart over 25 km deployed fibre with telecom L-band conversion: F = 0.534 at 0.022 s⁻¹ | QuTech/Delft | D[2] |
| 2024-05 | SiV: F = 0.69(7) between nuclear memories over a 35 km deployed Boston loop; 0.86(3) electron–electron at 20 m, ≤1 Hz | Harvard | D[1] |
| 2024-06 | T centre, two modules in separate cryostats over ~40 m fibre: Bell F = 0.60(8), ~7.5 mHz; teleported-CNOT sequence post-selected, no gate fidelity | Photonic Inc. | P[5] |
| 2026-05 | Unconditional teleported CNOT between NV registers in separate cryostats: 4-qubit GHZ 64(4)%, CNOT-mediated state 63(4)% | QuTech/Delft | DG |
The dominant term is collection and heralding efficiency, not spin coherence or in-node gate error.
Manufacturing, materials & supply chain
Diamond nodes need quantum-grade CVD material, for which Element Six (UK) is the reference supplier PG, plus nanophotonic cavities whose yield is the blocker: a 2026 Delft tin-vacancy study fabricated 327 devices across two chips and found two with coherent cooperativity above 1 DG — the number to quote against any 10²-node proposal. Silicon T centres trade emitter quality for process maturity: implantation into enriched ²⁸Si on a CMOS line at ~1.5–4 K, not millikelvin P[6]. Both ends depend on nanowire detectors from a five-vendor merchant base PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. No export-control classification names spin–photon links.
Control, readout & I/O burden
Per node: a cryostat, microwave spin control, resonant lasers for initialisation and readout, a conversion stage unless the emitter is already telecom, phase-stabilised fibre to the midpoint, and detectors. The binding burden is duty cycle, not latency: at 0.022 s⁻¹ one link spends 45 s per Bell pair while stabilisation loops run continuously. Ten nodes are an experiment; 10² at sub-Hz cannot serve a distributed processor, and 10³ needs multiplexed emitters and detector arrays nobody has fielded.
Role in the stack
It requires a colour-centre spin register and single-photon detection; without low-dark-count detectors heralding fails outright. It provides for nothing further and tops the defect-spin network path. On any distributed architecture it is the pacing term: no code runs on the defect path, so in place of a sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset the clock is 45 s at Delft's metropolitan rate and 1.0 s at Harvard's best. The comparison that matters is the competing interconnect: Oxford's trapped-ion link reached 96.89(8)% Bell fidelity at 9.7 s⁻¹ with an 86.2(9)% teleported CZ DG — an order faster, 30 points better. Solid-state's counter-argument is manufacturability, not performance.
Verification (QCVV)
The teleported-CNOT attribution resolves, and not as a mis-attribution: both results exist and differ in kind. Photonic Inc. entangled two T-centre modules in separate cryostats over ~40 m and ran a teleported-CNOT sequence, but forwent feed-forward and post-selected on a photon detection, reporting a truth table rather than a gate fidelity; still a 2024 preprint as of 4 Sep 2026 P[5]. QuTech's 2026 result is unconditional — real-time feed-forward, no post-selection — at 63(4)% and 64(4)% DG. Quoting the two together without that distinction overstates the T-centre platform. Elsewhere fidelities are conditional on a herald, and Harvard rejects ~23% of data on reflectance-contrast thresholds D[1]. No result here has a second-group replication.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | Research | Netherlands | Metropolitan NV link; the only unconditional inter-cryostat gate | DG |
| Photonic Inc. | Developer | Canada | Silicon T-centre modules, native telecom emission | P[5] |
| Harvard University | Research | USA | SiV nanophotonic nodes over a 35 km deployed loop | D[1] |
| Fujitsu | Funder | Japan | Funds the Delft modular-computer joint programme | DG |
| Microsoft | Investor, partner | USA | Networking collaboration since 2023; returning investor | CG |
| Single Quantum | Supplier | Netherlands | Merchant nanowire detectors, the heralding dependency | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
Money. 2025-11-06 · Photonic Inc. · DARPA QBI Stage B, ~12 months · up to 15 M USD · programme G. 2026-05-12 · Photonic Inc. · final close · 200 M USD at 2 B valuation, 350 M cumulative · Microsoft returning · closed CG. Ongoing · QuTech · Fujitsu joint programme PPS2007, EU Quantum Internet Alliance grant 101080128, NWO Spinoza · not itemised · ongoing DG.
Market & supply chain. No one sells a spin–photon link; the sold goods are detectors, diamond, enriched ²⁸Si, conversion modules and leased metro fibre. Detector supply is the shared bottleneck — five merchant vendors, one now owned by IonQ — and diamond is effectively single-sourced. It pays for G6 by definition and G7 where a modular machine needs inter-module links; not for G1–G5, which is why one company funds it today.
IP & standards. No patent family specific to spin–photon links was located in a named dated database as of 4 Sep 2026; Photonic Inc.'s T-centre position originates in Simon Fraser University work, but no assignee-and-date record was retrieved. No standards body governs heralding interfaces; the EU Quantum Internet Alliance is the nearest coordinating structure.
Roadmaps & track record. Photonic Inc. (promised 2023 · distributed fault tolerance "within five years", ~2028 · status 4 Sep 2026: no multi-node system, the 2024 link still post-selected), with a target of ~200 kHz at 99.8% R[6] — seven orders of magnitude in rate and 40 points above its own published result, so an architecture target, not a roadmap. QuTech publishes no roadmap and delivers a Nature-class result roughly annually — credible on delivery, honest about rates.
Strategic reading. If this link matures the winners are modular architectures that cannot scale monolithically, and Microsoft gains optionality on a layer it need not build. Losers are monolithic roadmaps assuming on-chip scaling suffices. The substitution threat is ahead on points: trapped-ion links are faster and cleaner, and microwave-to-optical transduction targets the same slot. Bargaining power sits with detector and diamond suppliers.
Open niche: the field reports conditional fidelity and unconditional rate in separate places, and one platform's headline gate is post-selected while another's is not. A small QCVV group could define one figure of merit — pairs per second above a stated fidelity threshold, selection fraction declared — and apply it across NV, SiV, T-centre and ion links. A benchmark, not an experiment, and unowned.
Outlook & open questions
Confirm by 2028 if any group sustains > 1 Hz heralded entanglement above F = 0.8 over > 20 km of deployed fibre, or if Photonic Inc. publishes an unconditional inter-module gate with a fidelity; demote if T-centre results stay post-selected preprints. Best case 2029: cavity enhancement plus multiplexing reaches 10–100 Hz at metropolitan distance. Worst case: sub-Hz rates, fidelity near 0.7, ion-photon links taking the slot. Open questions: does native telecom emission beat conversion once T-centre photon yield is counted; can cavity yield rise from ~0.6% to what a 100-node network needs; does anyone multiplex across emitters.
Sources
[1] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z
[2] Stolk, van der Enden, Slater et al. (Hanson group, QuTech/Delft) · "Metropolitan-scale heralded entanglement of solid-state qubits" · arXiv:2404.03723; Science Advances 10, eadp6442 · 2024-04-04 D — https://arxiv.org/abs/2404.03723
[3] Fischer et al. (QuTech/Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8
[4] Hanson et al. (QuTech/Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 D — https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6
[5] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704, preprint, no journal publication located · 2024-06-03 P — https://arxiv.org/html/2406.01704v1
[6] PostQuantum · Photonic Inc. company profile (Microsoft partnership Nov 2023, ~1.5–4 K operation, 200 kHz / 99.8% target) · accessed 2026-09-04 P — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/photonic-inc/
[7] Photonic Inc. · "Entanglement First" technology page (silicon T centres, 1 K cryostat, integrated switches and detectors) · accessed 2026-09-04 C — https://photonic.com/technology/entanglement-first/
[8] Quantum Computing Report · Photonic Inc. 200 M final close at a 2 B valuation · 2026-05-12 P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
[9] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] Bernien, Hensen, Pfaff, Koolstra, Blok, Robledo, Taminiau, Markham, Twitchen, Childress, Hanson (Delft) · "Heralded entanglement between solid-state qubits separated by three metres" · Nature 497, 86–90 · 2013-04-24 D — https://www.nature.com/articles/nature12016
[11] Main, Drmota et al. (Oxford) · "Distributed quantum computing across an optical network link" · Nature 638, 383 · 2025-02-05 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x
[12] QuTech · SnV nanocavity yield study, 327 devices, two above cooperativity 1; Fujitsu PPS2007 and EU grant 101080128 named · 2026-06-25 D — https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/
[13] The Quantum Insider · survey of NV-centre/diamond actors, Element Six named as quantum-grade diamond supplier · 2026-07-10 P — https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/
Open verification items
Photonic Inc.'s teleported-CNOT sequence has no published gate fidelity and no journal publication; the tCNOT figure of merit is a truth table over a selected basis, post-selected on photon detection.
The 200 kHz / 99.8% Photonic target comes from a trade-press profile, not a company technical document; treated as an unverified architecture target.
No dated patent-family count exists for spin–photon links in any named database consulted.
The Fujitsu–QuTech "gate errors below 0.1%" figure circulating in trade press has no located peer-reviewed source and is omitted here.
Твердотельная спин-фотонная связь (SiV, NV, T-центр)
Геральдированная (heralded) фотонная запутанность между разнесёнными твердотельными спиновыми регистрами — NV- и SiV-центрами в алмазе, T-центрами в кремнии — через проложенное телекоммуникационное волокно.
Вердикт. Межкриостатные гейты существуют на обоих носителях: безусловно на NV (63–64%) и только с постселекцией на T-центрах. Темпы 0.0075–1 Hz лежат на 10⁵–10⁷ ниже обещаемых поставщиками 200 kHz; причина в потерях, а не в когерентности.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
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 геральдирует спин-спиновую запутанность, не требуя доверия к каналу, поэтому потери стоят попыток, а не точности (fidelity). Delft продемонстрировал первый геральдированный твердотельный вариант на дистанции 3 m в 2013 г. D[10]; 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.
Физика и пределы
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[2]. Лишь малая доля фотонов излучателя попадает в когерентную бесфононную линию, а проложенное городское кольцо длиной 35 km стоит ещё 17 dB D[1]. 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[5]. Спиновая когерентность ограничением не является: ядерные памяти удерживают запутанность дольше 2 s D[1] — 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 DG; ещё два таких шага выводят на режим ионных ловушек.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-04 | NV, узлы в 10 km друг от друга по 25 km проложенного волокна с преобразованием в телеком-диапазон L: F = 0.534 при 0.022 s⁻¹ | QuTech/Delft | D[2] |
| 2024-05 | SiV: F = 0.69(7) между ядерными памятями по проложенному кольцу 35 km в Boston; 0.86(3) электрон-электрон на 20 m, ≤1 Hz | Harvard | D[1] |
| 2024-06 | T-центр, два модуля в отдельных криостатах по волокну ~40 m: белловская F = 0.60(8), ~7.5 mHz; последовательность телепортированного CNOT с постселекцией, точность гейта не приведена | Photonic Inc. | P[5] |
| 2026-05 | Безусловный телепортированный CNOT между NV-регистрами в отдельных криостатах: четырёхкубитное GHZ 64(4)%, состояние через CNOT 63(4)% | QuTech/Delft | DG |
Доминирующий член — эффективность сбора и геральдирования, а не спиновая когерентность и не ошибка гейта внутри узла.
Производство, материалы и цепочка поставок
Алмазным узлам нужен CVD-материал квантового качества, эталонным поставщиком которого выступает Element Six (Великобритания) PG, плюс нанофотонные резонаторы, выход годных по которым и есть затык: в работе по оловянно-вакансионным центрам, выполненной в Delft в 2026 г., изготовлено 327 устройств на двух чипах, и лишь у двух когерентная кооперативность превысила 1 DG — именно это число следует приводить в ответ на любое предложение сети из 10² узлов. T-центры в кремнии меняют качество излучателя на зрелость процесса: имплантация в обогащённый ²⁸Si на CMOS-линии при ~1.5–4 K, а не при милликельвинах P[6]. Оба конца линии зависят от нанопроволочных детекторов, поставляемых коммерческой базой из пяти вендоров PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G. Ни одна классификация экспортного контроля спин-фотонные линии не называет.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
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.
Роль в стеке
Узел требует спинового регистра на центре окраски и однофотонного детектирования; без детекторов с низким темпом тёмных отсчётов геральдирование не работает вовсе. Он ничего не обеспечивает выше по стеку и венчает сетевой путь на дефектных спинах. В любой распределённой архитектуре именно он задаёт темп: кода на дефектном пути нет, поэтому вместо суммы раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс тактом служат 45 s при городском темпе Delft и 1.0 s в лучшем результате Harvard. Значимо здесь сравнение с конкурирующим интерконнектом: оксфордская линия на ионах в ловушке дала белловскую точность 96.89(8)% при 9.7 s⁻¹ и телепортированный CZ с 86.2(9)% DG — на порядок быстрее и на 30 пунктов лучше. Контраргумент твердотельного подхода — технологичность изготовления, а не характеристики.
Верификация (QCVV)
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 гейта; по состоянию на 4 сентября 2026 г. это по-прежнему препринт 2024 г. P[5]. Результат QuTech 2026 г. безусловен — прямая связь вперёд в реальном времени, постселекции нет — и составляет 63(4)% и 64(4)% DG. Цитирование этих двух результатов рядом без такого различения завышает платформу на T-центрах. В остальных случаях точности условны по факту геральдирования, а Harvard отбрасывает ~23% данных по порогам контраста отражения D[1]. Ни один результат здесь не воспроизведён второй группой.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | Исследования | Нидерланды | Городская NV-линия; единственный безусловный межкриостатный гейт | DG |
| Photonic Inc. | Разработчик | Канада | Модули на T-центрах в кремнии, изначальное излучение в телеком-диапазоне | P[5] |
| Harvard University | Исследования | США | Нанофотонные узлы на SiV по проложенному кольцу 35 km | D[1] |
| Fujitsu | Финансирующая сторона | Япония | Финансирует совместную программу Delft по модульному компьютеру | DG |
| Microsoft | Инвестор, партнёр | США | Сотрудничество по сетям с 2023 г.; повторно вошедший инвестор | CG |
| Single Quantum | Поставщик | Нидерланды | Коммерческие нанопроволочные детекторы — зависимость по геральдированию | PP), ID Quantique (Geneva CH, acquired by IonQ, closed 2025-05-06), Photon Spot (Mo · 2026-09-03">G |
Деньги. 2025-11-06 · Photonic Inc. · DARPA QBI Stage B, ~12 месяцев · до 15 M USD · программа G. 2026-05-12 · Photonic Inc. · финальное закрытие раунда · 200 M USD при оценке 2 B, 350 M накопительно · Microsoft вошла повторно · закрыто CG. Продолжается · QuTech · совместная программа с Fujitsu PPS2007, грант EU Quantum Internet Alliance 101080128, NWO Spinoza · без разбивки по статьям · продолжается DG.
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 фактически имеет единственный источник. Узел по определению обслуживает G6, а также G7 там, где модульной машине нужны межмодульные линии; для G1–G5 он не нужен, и именно поэтому сегодня его финансирует одна компания.
ИС 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 стандартизации не регулирует интерфейсы геральдирования; 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[6] — 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-оптическая трансдукция. Переговорная сила у поставщиков детекторов и алмаза.
Открытая ниша: область сообщает условную точность и безусловный темп в разных местах, а заголовочный гейт одной платформы получен с постселекцией, тогда как у другой — без неё. Небольшая группа по QCVV могла бы определить единый показатель качества — число пар в секунду выше заявленного порога точности при объявленной доле отбора — и применить его к линиям на NV, SiV, T-центрах и ионах. Это бенчмарк, а не эксперимент, и он никем не занят.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028 г., если какая-либо группа удержит геральдированную запутанность с темпом > 1 Hz и точностью выше F = 0.8 на дистанции > 20 km проложенного волокна либо если Photonic Inc. опубликует безусловный межмодульный гейт с указанием точности; понизить, если результаты по T-центрам останутся препринтами с постселекцией. Лучший случай на 2029 г.: усиление резонатором плюс мультиплексирование выводят на 10–100 Hz на городской дистанции. Худший случай: 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; можно ли поднять выход годных по резонаторам с ~0.6% до уровня, нужного сети из 100 узлов; мультиплексирует ли кто-нибудь по излучателям.
Источники
[1] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z
[2] Stolk, van der Enden, Slater et al. (Hanson group, QuTech/Delft) · "Metropolitan-scale heralded entanglement of solid-state qubits" · arXiv:2404.03723; Science Advances 10, eadp6442 · 2024-04-04 D — https://arxiv.org/abs/2404.03723
[3] Fischer et al. (QuTech/Delft) · cavity-enhanced NV photon collection · Nature Communications · 2026-01-15 D — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8
[4] Hanson et al. (QuTech/Delft) · "Unconditionally teleported quantum gates between remote solid-state qubit registers" · Nature Communications · 2026-05-26 D — https://www.nature.com/articles/s41467-026-72818-6
[5] Photonic Inc. · "Distributed Quantum Computing in Silicon" · arXiv:2406.01704, preprint, no journal publication located · 2024-06-03 P — https://arxiv.org/html/2406.01704v1
[6] PostQuantum · Photonic Inc. company profile (Microsoft partnership Nov 2023, ~1.5–4 K operation, 200 kHz / 99.8% target) · accessed 2026-09-04 P — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/photonic-inc/
[7] Photonic Inc. · "Entanglement First" technology page (silicon T centres, 1 K cryostat, integrated switches and detectors) · accessed 2026-09-04 C — https://photonic.com/technology/entanglement-first/
[8] Quantum Computing Report · Photonic Inc. 200 M final close at a 2 B valuation · 2026-05-12 P — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/
[9] DARPA · QBI Stage B selection · 2025-11-06 G — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
[10] Bernien, Hensen, Pfaff, Koolstra, Blok, Robledo, Taminiau, Markham, Twitchen, Childress, Hanson (Delft) · "Heralded entanglement between solid-state qubits separated by three metres" · Nature 497, 86–90 · 2013-04-24 D — https://www.nature.com/articles/nature12016
[11] Main, Drmota et al. (Oxford) · "Distributed quantum computing across an optical network link" · Nature 638, 383 · 2025-02-05 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x
[12] QuTech · SnV nanocavity yield study, 327 devices, two above cooperativity 1; Fujitsu PPS2007 and EU grant 101080128 named · 2026-06-25 D — https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/
[13] The Quantum Insider · survey of NV-centre/diamond actors, Element Six named as quantum-grade diamond supplier · 2026-07-10 P — https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/
Открытые пункты верификации
У последовательности телепортированного CNOT компании Photonic Inc. нет ни опубликованной точности гейта, ни журнальной публикации; показателем качества для tCNOT служит таблица истинности в выбранном базисе, полученная с постселекцией по срабатыванию детектора фотона.
Цель Photonic 200 kHz / 99.8% взята из профиля в отраслевой прессе, а не из технического документа компании; рассматривается как непроверенная архитектурная цель.
Ни в одной из просмотренных поименованных баз нет датированного подсчёта патентных семейств по спин-фотонным линиям.
Циркулирующая в отраслевой прессе цифра Fujitsu–QuTech «ошибки гейтов ниже 0.1%» не имеет найденного рецензируемого источника и здесь опущена.
Atom–photon cavity interface
An optical cavity around tweezer-trapped neutral atoms Purcell-enhances atom–photon coupling so an atom's state can be written onto a flying photon.
Verdict. Single-pair efficiency is solved (~90% generation-to-detection); no two-module link between neutral-atom processors has been published, so the interconnect claim is unproven — falsifiable the day one reports a rate.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
An optical resonator around tweezer-trapped neutral atoms, enhancing coupling to a single photonic mode so emission into that mode is near-deterministic rather than a few percent of 4π. Cavity QED with single atoms is decades old; what dates from 2024 is a tweezer-assembled, individually addressable register inside one cavity, with multiplexed atom–photon entanglement at a generation-to-detection efficiency approaching 90% D[1]. Coordinates: d = mobility "flying", moving information from a stationary atom onto a photon that leaves the module; f = dominant error is loss, not Pauli, so a failure is a heralded absence and the trial is retried.
Physics & limits
The controlling parameter is single-atom cooperativity C = g²/κγ, coherent coupling against cavity decay and free-space scattering. Emission into the cavity mode goes as C/(1+C), so pushing efficiency from 90% toward the 99.9% a fault-tolerant link wants costs an order of magnitude in C — smaller mode volume or higher finesse, both tightening mirror-loss and atom-positioning tolerances. End-to-end efficiency is a product of cavity emission, outcoupling, fibre transmission and detection; 90% D[1] is close to what bulk optics allows. Loss is heralded, which is why this interface pairs naturally with erasure-native alkaline-earth qubits. What moves the floor: fibre-tip and nanophotonic microcavities with higher C; direct telecom emission that removes lossy frequency conversion D[2]; and channel counts that track array size.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | Tweezer register in a cavity, multiplexed atom–photon entanglement at ~90% generation-to-detection | MPQ (Rempe group) | D[1] |
| 2025-09-12 | Parallelized telecom (1389 nm) atom–photon entanglement from a ¹⁷¹Yb array; rate scales with channel count | Illinois (Covey group) | D[2] |
| 2026-09-01 | 10-channel chip-scale 780 nm waveguide array, 87% visibility, 75–94% per-channel efficiency | Osaka University | P[3] |
No group has published an entanglement rate between two neutral-atom processors. Efficiency and fidelity are respectable; throughput, the only figure an architect can use, is unmeasured.
Manufacturing, materials & supply chain
Bench optics, not lithography — high-finesse mirror coatings, fibre-tip or nanophotonic microcavities, vacuum, and tweezer optics shared with the processor, all tuned per system. There is no cavity yield statistic; the nearest published figure for any nanocavity-plus-emitter process is sobering — 2 of 327 devices reaching coherent cooperativity above 1 in a tin-vacancy study D[11] — and it is why chip-scale integration is the interesting direction. Osaka's glass waveguide array (with NICT and Hamamatsu) is the first collection optic here matched to a tweezer pitch P[3]. Named suppliers are thin: Hamamatsu for detectors, Nu Quantum for photonic switching P[5]. No COTS product exists, so no unit economics are quotable; no export-control classification specific to this hardware was found.
Control, readout & I/O burden
Trapping and addressing lasers are shared with the array; this interface adds cavity locking, a photon path and detector channels. The burden is per-link, not per-qubit: one cavity mode serves one module today, and multiplexing is the open problem — Osaka's 10 channels at 25 µm pitch, targeting ~100, is the first attempt to make channel count track array size P[3]. At 10³ atoms per module nobody needs it yet. At 10⁴–10⁶ distributed operation is the stated architecture of every neutral-atom vendor, and nothing published says how many simultaneous links a module needs. Heralding latency is unpublished; the retry loop is set by detector dead time and classical feedback.
Role in the stack
Serves both neutral-atom paths — alkali (Rb/Cs) and alkaline-earth (Yb/Sr) — and requires a tweezer-trapped atom plus the optical-assembly layer that builds the cavity. Within neutral atoms its only competitor is free-space collection, simpler and much less efficient; across modalities it races ion–photon and spin–photon links, and the defect-spin route is visibly harder — a fibre microcavity buys about 10× in NV photon collection, ~0.05% to ~0.5% D[12]. It contributes nothing to the derived clock today because no multi-module path exists: for one module, sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset is 1.31 ms per QEC round, set by transport with imaging behind it, against a 270 ns CZ D[10]. Any slower link becomes the clock the moment it is used. Empty slot: a two-module link with a rate.
Verification (QCVV)
The three results are not on a common scale. MPQ's ~90% is generation-to-detection efficiency for one atom–photon pair in a bulk cavity D[1]; Osaka's 87% visibility and 75–94% per-channel efficiency come from a chip-integrated array with no cavity enhancement, and exist only as trade press as of 4 Sep 2026 P[3]; Covey's telecom result is a fibre-array scheme claiming proportionality with channel count, not an absolute rate D[2]. None measures what a link needs: heralded events per second between two processors, with fidelity after heralding overhead.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| MPQ | research | Germany | Tweezer register in a cavity, ~90% generation-to-detection | D[1] |
| University of Illinois | research | USA | Parallelized telecom atom–photon entanglement from a Yb array | D[2] |
| Osaka University | research | Japan | 10-channel chip-scale collection array, with NICT and Hamamatsu | P[3] |
| Atom Computing | developer | USA | Yb systems; networking deals with Nu Quantum and Cisco | P[5] |
| Nu Quantum | supplier | UK | Qubit–photon interface and photonic networking units | C[4] |
| Cisco | supplier | USA | Quantum-networking hardware and distributed-computing software | P[6] |
Money.
2025-07-17 · QuNorth · order, "Magne" from Atom Computing/Microsoft · EUR 80 M · 50 logical qubits · ordered G[14]
2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, Atom Computing and QuEra among eleven · up to USD 15 M each · official G[9]
2025-12-10 · Nu Quantum · Series A · USD 60 M · National Grid Partners lead, with Amadeus, IQ Capital, NSSIF, Sumitomo/Presidio · closed C[4]
2026-05-21 · US Dept of Commerce · CHIPS letter of intent, Atom Computing · USD 100 M · non-binding LOI G[8]
2026-06-16 · Atom Computing · Series C (Third Point) · USD 100 M · > USD 300 M cumulative · closed G[7]
Market & supply chain. There is no market: nobody sells an atom–photon cavity interface, and the money here is processor money (Atom Computing) or adjacent networking money (Nu Quantum, Cisco). Nu Quantum is the only company targeting this function directly, and it is a USD 60 M company with no published rate or fidelity C[4]. Detector and photonic-integration supply is the plausible chokepoint. Pays for G6 today and, if it works, G4 and G7; pays for none of G1–G3.
IP & standards. No named patent family or dated patent-database count specific to atom–cavity interfaces was found — no dated fact found. No consortium or standard governs the interface; the MPQ, Illinois and Osaka results are academic devices, not products.
Roadmaps & track record. Nu Quantum's roadmap has two items — Qubit–Photon Interface 2024, Quantum Networking Unit 2025 — with no rate or fidelity on either C[4]. Atom Computing–Nu Quantum (2026-06-17) and Atom Computing–Cisco (2026-03-25) carry no dated targets P[5]P[6]; Osaka's ~100-channel target carries no date P[3]. As of 4 Sep 2026 no actor here has a promise specific enough to score — itself the finding.
Strategic reading. If chip-scale collection matures faster than bulk cavity QED, this interface inherits a photonic-foundry supply chain instead of bespoke lab hardware, and the advantage goes to whoever partnered with a photonic-integration group early — among vendors, Atom Computing. If not, distributed neutral-atom computing stays a slide and every roadmap past ~10⁴ atoms loses its scaling story. The substitution threat is across modalities: ion–photon and spin–photon links chase the same milestone, and the first to publish a usable rate sets the narrative.
Open niche: the plug-in is protocol-level. Defining and independently measuring an inter-module entanglement rate — heralded events per second with post-heralding fidelity, not single-event efficiency — is the metric every actor here is missing, and it needs a demonstration system and a heralding protocol, not proprietary hardware.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 if any group publishes a heralded entanglement rate between two neutral-atom modules; demote the interconnect claim if new results are still single-pair efficiencies. Best case by 2029: multiplexed collection reaches ~100 channels and a two-module logical operation is shown. Worst case: efficiency plateaus near 90%, channel counts stay in the tens, and the networking agreements never convert into a dated target. Open questions: what rate does a distributed neutral-atom architecture require; can chip-scale collection reach bulk-cavity cooperativity; does direct telecom emission beat cavity enhancement plus conversion.
Sources
[1] Hartung, Seubert, Welte, Distante, Rempe (Max Planck Institute of Quantum Optics), "A quantum-network register assembled with optical tweezers in an optical cavity", Science 385, 179–183 (2024); arXiv:2407.09109, 2024-07-12 — https://arxiv.org/abs/2407.09109 D
[2] Li, Hu, Jia, Huie, Sun, Dong, Hiri-O-Tuppa, Covey (University of Illinois Urbana-Champaign), "Parallelized telecom quantum networking with an ytterbium-171 atom array", Nature Physics 21 (published 2025-09-12) — https://www.nature.com/articles/s41567-025-03022-4 D
[3] Osaka University with NICT and Hamamatsu, 10-channel chip-scale 780 nm photonic array for atom–photon collection, 2026-09-01 — https://www.techtimes.com/articles/326188/20260901/neutral-atom-quantum-processors-get-chip-scale-photonic-link-osaka-hits-10-channels.htm P G
[4] Nu Quantum, "Nu Quantum raises $60M Series A", 2025-12-10 — https://www.nu-quantum.com/news/nu-quantum-raises-60m-series-a-in-largest-financing-round-for-quantum-computer-networking C G
[5] "Atom Computing and Nu Quantum partner to scale neutral-atom quantum computers", The Quantum Insider, 2026-06-17 — https://thequantuminsider.com/2026/06/17/atom-computing-and-nu-quantum-partner-to-scale-neutral-atom-quantum-computers/ P G
[6] "Cisco and Atom Computing partner on quantum networking for scalable computing", The Quantum Insider, 2026-03-25 — https://thequantuminsider.com/2026/03/25/atom-computing-cisco-distributed-quantum-collaboration/ P
[7] Atom Computing, "Atom Computing raises more than $300 million", PR Newswire, 2026-06-16 — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html G G
[8] US Department of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent to nine companies, 2026-05-21 — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G G
[9] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G G
[10] Harvard/MIT/QuEra 448-atom fault-tolerant architecture, Nature, 2025-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 D
[11] QuTech/Delft tin-vacancy nanocavity yield study, 2026-06-25: 327 devices, 2 with coherent cooperativity > 1 — https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D G
[12] Fischer et al. (QuTech/Delft), cavity-enhanced NV photon collection (~0.05% → ~0.5%), Nature Communications, 2026-01-15 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D G
[13] Google Quantum AI, neutral-atom hardware track under Adam Kaufman, 2026-03-24 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C G
[14] QuNorth "Magne" order from Atom Computing/Microsoft, EUR 80 M, 2025-07-17 — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G G
Open verification items
The "cavity-carved Bell-state fidelity of 91%" sometimes attributed to arXiv:2407.09109 is not in its abstract and could not be confirmed without the full text; only the ~90% generation-to-detection efficiency is verified here. Covey's Nature Physics paper states that remote-entanglement rate scales proportionally with channel count but no absolute rate was extractable from the abstract. The Osaka 10-channel result exists only as trade-press coverage as of 2026-09-04; no preprint or paper was found. Nu Quantum publishes no entanglement rate or fidelity for either roadmap item. No inter-module entanglement rate between neutral-atom processors has been published by anyone. No export-control classification specific to cavity optics or atom–photon interfaces was found. The Nu Quantum $60 M Series A closed 2025-12-10, led by National Grid Partners.
Резонаторный интерфейс атом — фотон
Оптический резонатор вокруг нейтральных атомов в оптических пинцетах усиливает по Парселлу связь атом — фотон, так что состояние атома можно записать на летящий фотон.
Вердикт. Эффективность для одной пары решена (~90% от генерации до детектирования); связи между двумя модулями на нейтральных атомах не опубликовано ни одной, поэтому заявка на интерконнект остаётся недоказанной — утверждение опровергается в тот день, когда кто-нибудь сообщит скорость.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Оптический резонатор вокруг нейтральных атомов, удерживаемых оптическими пинцетами, усиливает связь с единственной фотонной модой, так что излучение в эту моду становится почти детерминированным, а не составляет несколько процентов от 4π. Резонаторной КЭД с одиночными атомами уже десятки лет; к 2024 г. относится другое — собранный пинцетами и индивидуально адресуемый регистр внутри одного резонатора с мультиплексированным запутыванием атом — фотон при эффективности от генерации до детектирования, приближающейся к 90% D[1]. Координаты: d = подвижность «летящая», информация переносится с неподвижного атома на фотон, покидающий модуль; f = доминирующая ошибка — потеря, а не ошибка Паули, поэтому отказ выглядит как геральдированное (heralded) отсутствие события, и попытка повторяется.
Физика и пределы
Управляющий параметр — кооперативность одиночного атома C = g²/κγ, то есть когерентная связь против затухания резонатора и рассеяния в свободное пространство. Излучение в моду резонатора идёт как C/(1+C), поэтому подъём эффективности с 90% к тем 99.9%, которых требует отказоустойчивая связь, стоит порядка величины по C — меньший объём моды или более высокая резкость (finesse), и то и другое ужесточает допуски на потери в зеркалах и на позиционирование атома. Сквозная эффективность есть произведение излучения в резонатор, вывода излучения, пропускания волокна и детектирования; 90% D[1] близко к тому, что вообще позволяет объёмная оптика. Потеря геральдируется — именно поэтому данный интерфейс естественно сочетается со щёлочноземельными кубитами с нативным стиранием (erasure). Что сдвигает предел: микрорезонаторы на торце волокна и нанофотонные микрорезонаторы с более высоким C; прямое излучение в телекоммуникационном диапазоне, снимающее потери на преобразовании частоты D[2]; и число каналов, растущее вместе с размером массива.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-07 | Регистр в пинцетах внутри резонатора, мультиплексированное запутывание атом — фотон при ~90% от генерации до детектирования | MPQ (группа Rempe) | D[1] |
| 2025-09-12 | Распараллеленное телеком-запутывание (1389 nm) атом — фотон из массива ¹⁷¹Yb; скорость растёт с числом каналов | Illinois (группа Covey) | D[2] |
| 2026-09-01 | 10-канальная волноводная матрица чипового масштаба на 780 nm, видность 87%, эффективность по каналу 75–94% | Osaka University | P[3] |
Ни одна группа не опубликовала скорость запутывания между двумя процессорами на нейтральных атомах. Эффективность и точность выглядят достойно; пропускная способность — единственная цифра, которой может пользоваться архитектор, — не измерена.
Производство, материалы и цепочка поставок
Стендовая оптика, а не литография: высокодобротные зеркальные покрытия, микрорезонаторы на торце волокна или нанофотонные, вакуум и общая с процессором оптика пинцетов — всё настраивается под конкретную систему. Статистики выхода годных по резонаторам не существует; ближайшая опубликованная цифра для любого процесса «нанорезонатор плюс излучатель» отрезвляет — 2 прибора из 327 с когерентной кооперативностью выше 1 в работе по оловянно-вакансионным центрам D[11], — и именно поэтому интересным направлением становится интеграция чипового масштаба. Стеклянная волноводная матрица из Osaka (совместно с NICT и Hamamatsu) — первая здешняя оптика сбора, согласованная с шагом решётки пинцетов P[3]. Поименованных поставщиков мало: Hamamatsu по детекторам, Nu Quantum по фотонной коммутации P[5]. Серийного продукта класса COTS не существует, поэтому экономику единицы процитировать нечем; классификации экспортного контроля именно для этого оборудования не найдено.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Лазеры удержания и адресации общие с массивом; данный интерфейс добавляет стабилизацию резонатора, фотонный тракт и детекторные каналы. Нагрузка считается на связь, а не на кубит: сегодня одна мода резонатора обслуживает один модуль, и открытая проблема — мультиплексирование; 10 каналов Osaka с шагом 25 µm при заявленной цели ~100 — первая попытка заставить число каналов расти вместе с размером массива P[3]. При 10³ атомов на модуль это пока никому не нужно. На 10⁴–10⁶ распределённая работа заявлена как архитектура у каждого вендора нейтральных атомов, но нигде не опубликовано, сколько одновременных связей нужно одному модулю. Задержка геральдирования не опубликована; цикл повторных попыток задаётся мёртвым временем детектора и классической обратной связью.
Роль в стеке
Обслуживает оба пути платформы на нейтральных атомах — щелочные (Rb/Cs) и щёлочноземельные (Yb/Sr) — и требует атома в оптическом пинцете плюс слоя оптической сборки, который и строит резонатор. Внутри нейтральных атомов его единственный конкурент — сбор в свободном пространстве: проще и куда менее эффективно; между модальностями он состязается со связями ион — фотон и спин — фотон, причём маршрут на спинах дефектов заметно тяжелее — волоконный микрорезонатор даёт примерно 10× по сбору фотонов от NV-центра, с ~0.05% до ~0.5% D[12]. В производный такт он сегодня не вносит ничего, поскольку многомодульного пути не существует: для одного модуля сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс составляет 1.31 ms на раунд QEC и задаётся транспортом, за которым идёт визуализация, против CZ длительностью 270 ns D[10]. Любая более медленная связь становится тактом в тот самый момент, когда её начинают использовать. Пустой слот: связь между двумя модулями с указанной скоростью.
Верификация (QCVV)
Три результата лежат в разных шкалах. ~90% у MPQ — это эффективность от генерации до детектирования для одной пары атом — фотон в объёмном резонаторе D[1]; видность 87% и эффективность по каналу 75–94% у Osaka получены на интегрированной на кристалле матрице без резонаторного усиления и по состоянию на 4 сентября 2026 г. существуют только в отраслевой прессе P[3]; телеком-результат Covey — схема с волоконной матрицей, заявляющая пропорциональность числу каналов, а не абсолютную скорость D[2]. Ни один из них не измеряет того, что требуется для связи: числа геральдированных событий в секунду между двумя процессорами и точности с учётом накладных расходов на геральдирование.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| MPQ | исследования | Германия | Регистр в пинцетах внутри резонатора, ~90% от генерации до детектирования | D[1] |
| University of Illinois | исследования | США | Распараллеленное телеком-запутывание атом — фотон из массива Yb | D[2] |
| Osaka University | исследования | Япония | 10-канальная матрица сбора чипового масштаба, совместно с NICT и Hamamatsu | P[3] |
| Atom Computing | разработчик | США | Системы на Yb; сетевые соглашения с Nu Quantum и Cisco | P[5] |
| Nu Quantum | поставщик | Великобритания | Интерфейс кубит — фотон и блоки фотонных сетей | C[4] |
| Cisco | поставщик | США | Оборудование квантовых сетей и ПО распределённых вычислений | P[6] |
Деньги.
2025-07-17 · QuNorth · заказ «Magne» у Atom Computing/Microsoft · EUR 80 M · 50 логических кубитов · заказано G[14]
2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B, Atom Computing и QuEra в числе одиннадцати · до USD 15 M каждому · официально G[9]
2025-12-10 · Nu Quantum · раунд Series A · USD 60 M · ведущий инвестор National Grid Partners, с Amadeus, IQ Capital, NSSIF, Sumitomo/Presidio · закрыт C[4]
2026-05-21 · US Dept of Commerce · письмо о намерениях по CHIPS, Atom Computing · USD 100 M · необязывающее LOI G[8]
2026-06-16 · Atom Computing · раунд Series C (Third Point) · USD 100 M · суммарно > USD 300 M · закрыт G[7]
Рынок и цепочка поставок. Рынка нет: резонаторный интерфейс атом — фотон никто не продаёт, а деньги здесь либо процессорные (Atom Computing), либо смежные сетевые (Nu Quantum, Cisco). Единственная компания, прицельно занимающаяся именно этой функцией, — Nu Quantum, и это компания с USD 60 M привлечённых средств и без опубликованных скорости и точности C[4]. Правдоподобное узкое место — поставка детекторов и фотонная интеграция. Сегодня узел оплачивает G6, а если он заработает — G4 и G7; ни за одну из G1–G3 он не платит.
ИС и стандарты. Ни поименованного патентного семейства, ни датированного подсчёта по патентным базам именно по интерфейсам атом — резонатор не найдено — датированного факта нет. Ни консорциума, ни стандарта, регулирующего этот интерфейс, не существует; результаты MPQ, Illinois и Osaka — лабораторные приборы, а не продукты.
Дорожные карты и послужной список. В дорожной карте Nu Quantum два пункта — Qubit–Photon Interface на 2024 г. и Quantum Networking Unit на 2025 г., — и ни по одному не указаны ни скорость, ни точность C[4]. Соглашения Atom Computing — Nu Quantum (2026-06-17) и Atom Computing — Cisco (2026-03-25) не несут датированных целей P[5]P[6]; цель Osaka на ~100 каналов даты не имеет P[3]. По состоянию на 4 сентября 2026 г. ни у одного из здешних акторов нет обещания, достаточно конкретного, чтобы его оценивать, — и это само по себе вывод.
Стратегическое прочтение. Если сбор чипового масштаба созреет быстрее, чем объёмная резонаторная КЭД, интерфейс унаследует цепочку поставок фотонных фабрик вместо заказного лабораторного железа, и преимущество достанется тому, кто раньше вступил в партнёрство с группой по фотонной интеграции, — среди вендоров это Atom Computing. Если нет, распределённые вычисления на нейтральных атомах останутся слайдом, а любая дорожная карта дальше ~10⁴ атомов лишится своего сюжета масштабирования. Угроза замещения приходит из соседних модальностей: связи ион — фотон и спин — фотон гонятся за той же вехой, и нарратив задаст тот, кто первым опубликует пригодную к использованию скорость.
Открытая ниша: точка подключения лежит на уровне протокола. Определить и независимо измерить скорость межмодульного запутывания — число геральдированных событий в секунду с точностью после геральдирования, а не эффективность одиночного события — это ровно та метрика, которой не хватает всем здешним акторам; для неё нужны демонстрационная установка и протокол геральдирования, а не проприетарное оборудование.
Прогноз и открытые вопросы
Подтверждение к концу 2027 г. — если какая-либо группа опубликует скорость геральдированного запутывания между двумя модулями на нейтральных атомах; понижение заявки на интерконнект — если новые результаты по-прежнему будут эффективностями одиночных пар. Лучший случай к 2029 г.: мультиплексированный сбор доходит до ~100 каналов и показана логическая операция между двумя модулями. Худший случай: эффективность выходит на плато около 90%, число каналов остаётся в десятках, а сетевые соглашения так и не превращаются в датированную цель. Открытые вопросы: какая скорость реально нужна распределённой архитектуре на нейтральных атомах; способен ли сбор чипового масштаба дотянуться до кооперативности объёмного резонатора; выигрывает ли прямое телеком-излучение у связки «резонаторное усиление плюс преобразование частоты».
Источники
[1] Hartung, Seubert, Welte, Distante, Rempe (Max Planck Institute of Quantum Optics), "A quantum-network register assembled with optical tweezers in an optical cavity", Science 385, 179–183 (2024); arXiv:2407.09109, 2024-07-12 — https://arxiv.org/abs/2407.09109 D
[2] Li, Hu, Jia, Huie, Sun, Dong, Hiri-O-Tuppa, Covey (University of Illinois Urbana-Champaign), "Parallelized telecom quantum networking with an ytterbium-171 atom array", Nature Physics 21 (published 2025-09-12) — https://www.nature.com/articles/s41567-025-03022-4 D
[3] Osaka University with NICT and Hamamatsu, 10-channel chip-scale 780 nm photonic array for atom–photon collection, 2026-09-01 — https://www.techtimes.com/articles/326188/20260901/neutral-atom-quantum-processors-get-chip-scale-photonic-link-osaka-hits-10-channels.htm P G
[4] Nu Quantum, "Nu Quantum raises $60M Series A", 2025-12-10 — https://www.nu-quantum.com/news/nu-quantum-raises-60m-series-a-in-largest-financing-round-for-quantum-computer-networking C G
[5] "Atom Computing and Nu Quantum partner to scale neutral-atom quantum computers", The Quantum Insider, 2026-06-17 — https://thequantuminsider.com/2026/06/17/atom-computing-and-nu-quantum-partner-to-scale-neutral-atom-quantum-computers/ P G
[6] "Cisco and Atom Computing partner on quantum networking for scalable computing", The Quantum Insider, 2026-03-25 — https://thequantuminsider.com/2026/03/25/atom-computing-cisco-distributed-quantum-collaboration/ P
[7] Atom Computing, "Atom Computing raises more than $300 million", PR Newswire, 2026-06-16 — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html G G
[8] US Department of Commerce / NIST, CHIPS letters of intent to nine companies, 2026-05-21 — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G G
[9] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G G
[10] Harvard/MIT/QuEra 448-atom fault-tolerant architecture, Nature, 2025-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 D
[11] QuTech/Delft tin-vacancy nanocavity yield study, 2026-06-25: 327 devices, 2 with coherent cooperativity > 1 — https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D G
[12] Fischer et al. (QuTech/Delft), cavity-enhanced NV photon collection (~0.05% → ~0.5%), Nature Communications, 2026-01-15 — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D G
[13] Google Quantum AI, neutral-atom hardware track under Adam Kaufman, 2026-03-24 — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ C G
[14] QuNorth "Magne" order from Atom Computing/Microsoft, EUR 80 M, 2025-07-17 — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ G G
Открытые пункты верификации
«Точность белловского состояния 91%, вырезанного резонатором», которую иногда приписывают arXiv:2407.09109, в аннотации этой работы отсутствует и без полного текста не подтверждается; здесь верифицирована только эффективность ~90% от генерации до детектирования. В статье Covey в Nature Physics сказано, что скорость удалённого запутывания растёт пропорционально числу каналов, но абсолютной скорости из аннотации извлечь не удалось. Результат Osaka на 10 каналов по состоянию на 2026-09-04 существует только в виде публикаций отраслевой прессы; ни препринта, ни статьи не найдено. Nu Quantum не публикует ни скорости запутывания, ни точности ни по одному из пунктов дорожной карты. Скорость межмодульного запутывания между процессорами на нейтральных атомах не опубликована никем. Классификации экспортного контроля именно для резонаторной оптики или интерфейсов атом — фотон не найдено. Раунд Series A на $60 M у Nu Quantum закрыт 2025-12-10 под руководством National Grid Partners.
Fibre links between photonic modules
Telecom fibre carrying heralded entanglement between photonic chips and racks — priced per connector, not per metre, and with no published rate.
Verdict. Real: 99.72% chip-to-chip Bell fidelity over 42 m (PsiQuantum, 2025), the fibre span itself costing ~8 mdB. Unproven: any inter-module entanglement rate. Demote if none is published by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Commodity telecom single-mode fibre carrying single photons or heralded entangled pairs between photonic chips, racks or modules. PsiQuantum published chip-to-chip Bell fidelity 99.72 ± 0.04% over 42 m in Omega D[2]; Aurora networks 35 chips over fibre at ~14 dB total loss D[1]. The same physics underwrites metropolitan entanglement distribution, where rates are published. Coordinates: flying photons, no deterministic timing, loss-dominated error; room-temperature electro-optic interfaces, photonic-IC fibre coupling.
Physics & limits
Attenuation is not the binding term at machine scale. Forty-two metres at 0.2 dB/km is ~8 mdB, while the two fibre-to-chip transitions bracketing it cost 52 ± 12 mdB each D[2] — ~104 mdB, a fifth of a ~0.5 dB per-photon budget, spent on connectors rather than span. Modularity here is priced per interface, unlike matter-qubit links. What distance costs is time: 42 m is ~206 ns one way at group index 1.47, longer than the best 2026 feed-forward electronics, so separation eats the decision budget before the loss budget. Rate is the term no computing vendor publishes, and its exchange against loss is brutal: 0.7 coincidences/s through 66 dB of metropolitan fibre versus 132/s on the 93 km leg P[3]. At rack-scale loss the ceiling reverts to source brightness and multiplexing depth.
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | 35 chips networked over fibre, ~14 dB total loss | Xanadu | D[1] |
| 2025-02 | Chip-to-chip Bell fidelity 99.72 ± 0.04% over 42 m | PsiQuantum | D[2] |
| 2025-02 | Fibre-to-chip coupling 52 ± 12 mdB | PsiQuantum | D[2] |
| 2026-06-10 | Edge coupling 0.085 dB/facet, claimed a benchmark | Xanadu | C[5] |
The 2026 benchmark claim does not survive comparison: PsiQuantum's 52 mdB is ~39% lower at the same interface a year earlier D[2]C[5]. Fidelity is past 99.7%; the missing number is throughput.
Manufacturing, materials & supply chain
No new fabrication: fibre, connectors and edge-coupled arrays are commodity telecom, with Corning fibre arrays and DISCO singulation behind Xanadu's coupling figure C[5]. The scaling variable is attachment count: every module boundary is two attachments, each a yield event and a 52 mdB loss event, so at 10³ modules packaging throughput sets the build rate; at 10⁴ bundle volume and timing calibration bind; nothing addresses 10⁶. I/O burden sits upstream, in the source and the fusion measurement. The machine falls under BIS ECCN 4A906 G.
Role in the stack
Both photonic paths depend on it — fusion (PsiQuantum, Quandela, QuiX) and continuous-variable/GKP (Xanadu) — to scale past one chip's mode count, contributing ~0.21 µs per 42 m to the derived clock, comparable to the whole feed-forward term. Verification: the 99.72% is a conditional Bell fidelity on heralded events, channel loss excluded D[2], so it says nothing about link efficiency, and it is single-source as of 2026-09-04.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | developer | US | Highest published chip-to-chip Bell fidelity over 42 m | D[2] |
| Xanadu | developer | CA | 35-chip fibre-networked system; coupling benchmark | D[1] |
| Quandela | developer | FR | Fielded 12-qubit Lucy coupled to Joliot-Curie HPC | C[8] |
| Corning | supplier | US | Fibre arrays for photonic chip packaging | C[5] |
Money.
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B at USD 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · closed CG
2026-03-26 · Xanadu · SPAC merger · ~USD 302 M gross, ~40% below plan · Crane Harbor · closed CG
2026-05-21 · PsiQuantum · CHIPS letter of intent · USD 100 M · US Commerce · LOI G
Market & supply chain. Fibre and connectors are commodity; the concentrated input is precision fibre-array attachment, where Corning and a few packaging houses set loss and throughput alike. No cost per link is public. Pays for G3/G4, G6.
IP & standards. No dated patent family specific to inter-module photonic fibre linking surfaced as of 2026-09-04; ETSI QKD standards govern the physical layer, no computing-side interconnect standard exists.
Roadmaps & track record. PsiQuantum's 99.72% is unchanged since 2025-02, its 2026 progress visible only through DARPA V&V D[2]. Xanadu marketed a coupling benchmark it does not hold C[5]. No actor has published a dated inter-module rate target — a roadmap gap, not a slipped promise.
Strategic reading. While rate stays unpublished, every photonic logical-qubit roadmap rests on an unaudited number and buyers cannot compare vendors. Whoever publishes fidelity and rate together sets the benchmark; packaging houses, not chip designers, capture the margin, since loss and yield live at the connector.
Open niche: standardised measurement of inter-module entanglement rate at a declared loss reference plane, alongside fidelity, is an unclaimed QCVV service — the record holds fidelity without rate in computing, rate without computing in networking.
Outlook & open questions
Confirm by 2028: a vendor publishing an inter-module rate with its fidelity; demote if the field still reports fidelity alone. Best case 2029: multiplexed links close a stated rate gap at rack scale. Worst case: rate stays unmeasured. Open: is 99.72% reproducible outside PsiQuantum; does multicore fibre help inside a machine.
Sources
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] "Entanglement distribution over 155 km metropolitan fiber using a CMOS-compatible silicon chip," arXiv:2409.17558, 2024-09 P — https://arxiv.org/abs/2409.17558
[4] "Chip-to-chip entanglement distribution over 80-km multicore fiber link," arXiv:2604.26791, 2026-04 P — https://arxiv.org/abs/2604.26791
[5] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
[6] QuiX Quantum, Series A announcement, 2025-07-10 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[7] NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[8] The Quantum Insider, "Quandela Deploys Photonic Quantum Computer Integrated with HPC System," 2026-04-14 P — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
Open verification items
The full text of arXiv:2604.26791 could not be consulted; its title is cited but none of its numbers are used. Authors and affiliations for arXiv:2409.17558 could not be confirmed; the deployment names NUS, SUTD and NTU links in Singapore. No photonic computing vendor publishes an inter-module entanglement-distribution rate, so the field's throughput ceiling is unverified. PsiQuantum's 99.72% chip-to-chip Bell fidelity has no independent replication. The ~206 ns per 42 m latency and the ~104 mdB two-interface cost are derived here from published figures, not measured.
Волоконные линии между фотонными модулями
Телекоммуникационное волокно, переносящее геральдированную запутанность между фотонными кристаллами и стойками, — цена определяется разъёмом, а не метром, а темп нигде не опубликован.
Вердикт. Реально: белловская точность 99.72% между кристаллами на 42 м (PsiQuantum, 2025), причём сам волоконный пролёт стоит ~8 мдБ. Не доказано: хоть какой-нибудь темп межмодульной запутанности. Понизить в ранге, если к 2028 году он так и не будет опубликован.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Серийное телекоммуникационное одномодовое волокно, переносящее одиночные фотоны или геральдированные (heralded) запутанные пары между фотонными кристаллами, стойками или модулями. PsiQuantum опубликовала в работе по Omega белловскую точность (fidelity) между кристаллами 99.72 ± 0.04% на 42 м D[2]; Aurora объединяет по волокну 35 кристаллов при суммарных потерях ~14 дБ D[1]. Та же физика лежит в основе городского распределения запутанности, где темпы как раз публикуются. Координаты: летящие фотоны, отсутствие детерминированного тайминга, ошибки с доминированием потерь; электрооптические интерфейсы при комнатной температуре, стыковка волокна с фотонной ИС.
Физика и пределы
В масштабе машины связывающим членом является не затухание. Сорок два метра при 0.2 дБ/км дают ~8 мдБ, тогда как два обрамляющих их перехода волокно–кристалл стоят по 52 ± 12 мдБ каждый D[2] — суммарно ~104 мдБ, пятая часть бюджета ~0.5 дБ на фотон, потраченная на разъёмы, а не на пролёт. Модульность здесь тарифицируется по интерфейсам, в отличие от линий связи между вещественными кубитами. Расстояние обходится временем: 42 м — это ~206 нс в одну сторону при групповом показателе преломления 1.47, то есть дольше, чем срабатывает лучшая электроника упреждающего управления 2026 года, так что разнесение съедает бюджет принятия решения раньше, чем бюджет потерь. Темп — тот член, который не публикует ни один вычислительный вендор, а его размен на потери жесток: 0.7 совпадения/с через 66 дБ городского волокна против 132/с на 93-километровом плече P[3]. При потерях уровня стойки потолок вновь возвращается к яркости источника и глубине мультиплексирования.
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2025-01 | 35 кристаллов объединены по волокну, суммарные потери ~14 дБ | Xanadu | D[1] |
| 2025-02 | Белловская точность между кристаллами 99.72 ± 0.04% на 42 м | PsiQuantum | D[2] |
| 2025-02 | Стыковка волокно–кристалл 52 ± 12 мдБ | PsiQuantum | D[2] |
| 2026-06-10 | Торцевая стыковка 0.085 дБ на грань, заявлена как эталон | Xanadu | C[5] |
Заявка на эталон 2026 года не выдерживает сравнения: 52 мдБ у PsiQuantum на ~39% ниже на том же интерфейсе годом ранее D[2]C[5]. Точность перевалила за 99.7%; недостающая цифра — пропускная способность.
Производство, материалы и цепочка поставок
Новых технологических процессов не требуется: волокно, разъёмы и торцевые стыковочные сборки — серийная телекоммуникационная продукция, а за цифрой стыковки Xanadu стоят волоконные сборки Corning и разделение пластин на кристаллы установками DISCO C[5]. Переменной масштабирования служит число присоединений: каждая граница модуля — это два присоединения, каждое из которых является и событием выхода годных, и событием потерь в 52 мдБ, так что при 10³ модулей темп сборки задаёт пропускная способность участка корпусирования; при 10⁴ связывают объём волоконных жгутов и калибровка тайминга; для 10⁶ решения нет вовсе. Нагрузка на ввод-вывод лежит выше по цепочке — в источнике и в измерении слияния. Машина подпадает под позицию BIS ECCN 4A906 G.
Роль в стеке
От него зависят оба фотонных пути платформы — на слияниях (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и в непрерывных переменных/GKP (Xanadu), — когда требуется выйти за число мод одного кристалла; он вносит в производный такт ~0.21 мкс на каждые 42 м, что сопоставимо со всем членом упреждающего управления целиком. Верификация: 99.72% — это условная белловская точность по геральдированным событиям, без учёта потерь в канале D[2], поэтому она ничего не говорит об эффективности линии, и по состоянию на 2026-09-04 она опирается на единственный источник.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| PsiQuantum | разработчик | США | Наивысшая опубликованная белловская точность между кристаллами на 42 м | D[2] |
| Xanadu | разработчик | Канада | Система из 35 кристаллов, объединённых волокном; эталон по стыковке | D[1] |
| Quandela | разработчик | Франция | Введена в эксплуатацию 12-кубитная Lucy, состыкованная с HPC Joliot-Curie | C[8] |
| Corning | поставщик | США | Волоконные сборки для корпусирования фотонных кристаллов | C[5] |
Деньги.
2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · USD 1 B при оценке USD 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · закрыт CG
2026-03-26 · Xanadu · слияние через SPAC · ~USD 302 M брутто, на ~40% ниже плана · Crane Harbor · закрыто CG
2026-05-21 · PsiQuantum · письмо о намерениях по программе CHIPS · USD 100 M · Минторг США · LOI G
Рынок и цепочка поставок. Волокно и разъёмы — рядовой товар; концентрированным входом является прецизионное присоединение волоконных сборок, где Corning и несколько подрядчиков по корпусированию задают в равной мере и потери, и пропускную способность. Стоимость одной линии публично не раскрыта. Платят G3/G4, G6.
ИС и стандарты. По состоянию на 2026-09-04 датированного патентного семейства, специфичного для межмодульной волоконной связи в фотонике, не обнаружено; физический уровень регулируют стандарты ETSI по QKD, стандарта на интерконнект со стороны вычислений не существует.
Дорожные карты и послужной список. 99.72% у PsiQuantum не менялись с 2025-02, её прогресс за 2026 год виден только через V&V по линии DARPA D[2]. Xanadu вывела в маркетинг эталон стыковки, которым в действительности не владеет C[5]. Ни один актор не опубликовал датированной цели по межмодульному темпу — это пробел в дорожной карте, а не сорванное обещание.
Стратегическое прочтение. Пока темп не опубликован, каждая фотонная дорожная карта по логическим кубитам опирается на непроверенную цифру, а покупатели лишены возможности сравнивать поставщиков. Тот, кто опубликует точность и темп вместе, задаст эталон; маржу при этом заберут подрядчики по корпусированию, а не разработчики кристаллов, поскольку потери и выход годных живут в разъёме.
Открытая ниша: стандартизованное измерение темпа межмодульной запутанности при объявленной опорной плоскости потерь, приводимое вместе с точностью, — незанятая услуга QCVV: в вычислениях рекорд содержит точность без темпа, в сетях — темп без вычислений.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028 году: поставщик, публикующий межмодульный темп вместе с точностью; понизить в ранге, если отрасль по-прежнему будет сообщать одну лишь точность. Лучший сценарий к 2029 году: мультиплексированные линии закрывают заявленный разрыв по темпу в масштабе стойки. Худший сценарий: темп так и остаётся неизмеренным. Открытые вопросы: воспроизводимы ли 99.72% за пределами PsiQuantum; помогает ли многосердцевинное волокно внутри машины.
Источники
[1] Xanadu, "Scaling and networking a modular photonic quantum computer" (Aurora), Nature 638, 2025-01 D — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9
[2] PsiQuantum, "A manufacturable platform for photonic quantum computing" (Omega), Nature, 2025-02 D — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7
[3] "Entanglement distribution over 155 km metropolitan fiber using a CMOS-compatible silicon chip," arXiv:2409.17558, 2024-09 P — https://arxiv.org/abs/2409.17558
[4] "Chip-to-chip entanglement distribution over 80-km multicore fiber link," arXiv:2604.26791, 2026-04 P — https://arxiv.org/abs/2604.26791
[5] PR Newswire, "Xanadu Sets New Industry Benchmark in Photonic Chip Packaging," 2026-06-10 C — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html
[6] QuiX Quantum, Series A announcement, 2025-07-10 C — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-series-a
[7] NIST, "Department of Commerce Announces Letters of Intent with 9 Companies," 2026-05-21 G — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
[8] The Quantum Insider, "Quandela Deploys Photonic Quantum Computer Integrated with HPC System," 2026-04-14 P — https://thequantuminsider.com/2026/04/14/quandela-photonic-quantum-hpc/
Открытые пункты верификации
Полный текст arXiv:2604.26791 остался недоступен; название работы процитировано, но ни одна из её цифр не используется. Авторы и аффилиации для arXiv:2409.17558 не подтверждены; в описании развёртывания названы линии NUS, SUTD и NTU в Сингапуре. Ни один вендор фотонных вычислений не публикует темп межмодульного распределения запутанности, поэтому потолок пропускной способности отрасли не верифицирован. Белловская точность 99.72% между кристаллами у PsiQuantum не имеет независимого воспроизведения. Задержка ~206 нс на 42 м и стоимость двух интерфейсов ~104 мдБ выведены здесь из опубликованных цифр, а не измерены.
300 mm CMOS foundry (spins, cryo-CMOS, SC wiring)
Industrial 300 mm CMOS lines fabricating quantum-dot spin qubits, cryo-CMOS controllers and superconducting wiring; the only qubit manufacturing route with wafer-scale yield statistics.
Verdict. Uniformity is proven (96% device yield, sub-nm CD); fidelity is not yet a foundry deliverable. Demote if no 300 mm device with >20 qubits and all-pairs 2Q ≥ 99.5% appears by end-2027.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
This node is a manufacturing regime, not a qubit: 300 mm CMOS production lines making gate-defined quantum-dot arrays (Si/SiGe, Si-MOS, Ge), their cryo-CMOS ASICs, and superconducting qubit and wiring layers. A quantum dot is an accumulation-mode transistor at single-electron occupancy; at 45–100 nm pitch the foundry supplies uniformity, interface quality and isotopic control, not resolution, across tens of thousands of devices per wafer with cryogenic wafer-level test.
CEA-Leti opened the route in 2016 with a spin qubit in a 28 nm FD-SOI flow D[13]. Intel and QuTech made the first all-optically patterned 300 mm qubits in March 2022 D[3], fixing since 2022; Intel added EUV arrays and 1.6 K wafer statistics in 2024 D[1][2]. imec produced 300 mm transmons in 2024 D[4] and, with Diraq, unit cells above 99% in 2025 D[6]. GlobalFoundries' 22FDX became the merchant option in 2025 D[5], ST started 28Si FD-SOI lots in December 2025 P[38], and US CHIPS letters of intent followed in May 2026 G[18].
Coordinates (technology graph):
a, carrier affinity: fabricated, 1.0; the node is fabrication itself.
b, characteristic time: none; no gate time or entangling mode.
c, readout: none.
d, mobility and connectivity: none.
e, control modality: none.
f, error structure: coherent; device-to-device variability read as calibration error.
g, manufacturing: CMOS.
Physics & limits
Mechanism. The fab fixes four inherited quantities: geometric uniformity, critical dimension within 0.5 nm at 45–100 nm pitch D[1]; electrostatic disorder, a random threshold-voltage spread of 59 mV on Intel Si/SiGe D[2]; isotopic purity, 800 ppm residual 29Si at Intel D[1] and 400 ppm at imec D[6]; and interface quality, which sets charge noise and, in Si/SiGe, the valley-splitting distribution.
Scales. T2*/T2echo reach 5/205 µs on 28Si Si/SiGe against 0.6/98 µs on natural silicon D[2]; Hahn-echo T2 reaches 1.31 ms on imec SiMOS D[7].
Floor. For spins it is material: residual 29Si, interface charge noise and the Si/SiGe valley-splitting tail that turns some dots into leakage sinks. For transmons it is junction targeting: 8% wafer-level resistance spread gives 5–7% frequency spread D[4], an order above collision-free lattice needs; alternating-bias annealing (97.4% targeting D[14]) is post-fab, not a foundry property.
As the code sees it: coherent, calibratable error (HRL attributes about 80% of CNOT error on its 54-dot array to control and calibration D[10]) plus leakage and slow drift; nothing is erasure-convertible; wafer gradients D[4] become spatially correlated error. Moving the floor needs 10-ppm-class 28Si, engineered valley splitting (simulation only S[39]), Ge/SiGe holes or in-flow junction trimming.
Engineering state of the art
Best demonstrated: four Diraq/imec unit cells, every operation above 99% (1Q 99.97%, CZ 99.04–99.56%, SPAM 99.95% at 100 µs), gate-set tomography, September 2025 D[6]G. Typical at scale: Intel's 232 twelve-dot devices on one wafer gave 99.8% dot and 96% full-device yield, May 2024 D[2]; unmodified 22FDX gave 28–40% "good dot" yield over 1,024 dots, January 2025 D[5]; imec's eight-qubit array validated one pair of four, July 2026 D[7].
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2016 | spin qubit in a 300 mm 28 nm FD-SOI flow | CEA-Leti | D[13] |
| 2022-03 | >10,000 dot arrays per wafer; 1Q 99.0–99.1% | Intel/QuTech | D[3] |
| 2024-09 | 300 mm transmons: median T1 75 µs, 98.25% yield | imec/KU Leuven | D[4] |
| 2024-12 | >24,000 devices per wafer, CD < 0.5 nm (EUV) | Intel | D[1] |
| 2025-01 | 1,024 dots on 22FDX, 1:1,024 cryo-CMOS mux, < 10 min | Quantum Motion/GF | D[5] |
| 2025-09 | CZ 99.04–99.56% on 300 mm SiMOS, 4 of 4 devices > 99% | Diraq/imec | D[6] |
| 2026-07 | 4 K CMOS controller (366 DACs, ≤ 3.5 W) runs d=5 repetition code, Λ = 4.7 | HRL | D[10]G |
Dominant error term: the 2Q plateau at 99.0–99.6% is charge noise plus exchange calibration D[6][10]; 100 µs readout for 99.9%-class SPAM D[6] sets a 100–300 µs cycle; no 300 mm device above twelve qubits has published all-pairs 2Q; for transmons the limit is junction spread, not coherence D[4].
Manufacturing, materials & supply chain
Platforms. Intel D1: Si/SiGe wells, immersion and EUV lithography, cryo-prober screening D[1][2]. imec: SiMOS with overlapping polysilicon gates below 100 nm pitch on 400 ppm 28Si D[6], plus a transmon flow with dry-etched overlap junctions D[4]. FD-SOI: GlobalFoundries 22FDX (Quantum Motion D[5]; Equal1 C[31]) and ST 28 nm at Crolles on Soitec 28Si substrates, first lots December 2025 P[38]. HRL and SkyWater run 200 mm D[10]C[26].
Yield. 96% device yield on a quantum-optimised flow D[2] against 28–40% on a merchant flow D[5] is this node's central number.
Cost and energy. No foundry publishes a quantum wafer price; Diraq's < $1 per qubit target R[33] and vendors' rack-scale claims C[29][30][32] are unaudited.
Supply chain. Lines: Intel (captive); imec, coordinator of the EU SPINS pilot line G[22]; GlobalFoundries' Quantum Technology Solutions unit C[23]; IBM Albany, becoming Anderon for superconducting wiring, TSVs and bumps C[24]; SkyWater, 200 mm, IonQ-owned since 2026-07-31 C[26]. Materials: enriched 28Si, historically Russian; Silex completed a plant for up to 20 kg per year in June 2026, commissioning late 2026, for SQC C[34]. Equipment: cryogenic wafer probers from Bluefors/Afore (< 2 K, 300 mm, 768 DC, 48 RF lines) C[35] and FormFactor C[36]. Single points of failure: EUV dots only at Intel and imec; one 28Si plant; a prober duopoly.
Export control. BIS's rule of 2024-09-06 controls cryogenic CMOS ICs for ≤ 4.5 K (ECCN 3A901), cryogenic systems ≥ 600 µW at ≤ 0.1 K (3A904), cryogenic wafer probers (3B904) and quantum computers from 34 qubits (4A906), with License Exception IEC for allies G[19]G; EU and UK lists match.
Control, readout & I/O burden
Multiplexing moves on-die or in-package: a 1:1,024 cryo-CMOS multiplexer on 13 lines D[5]; imec's multiplexer routing transmon pulses below 15 mK with > 99.9% 1Q preserved D[8]; a 32-cell 28 nm FD-SOI chip at 7 mK, ~20 nW/MHz per cell D[9]; HRL's 4 K controller, 366 DACs at ≤ 3.5 W (~10 mW per channel), running a repetition code D[10]; IBM's 4 K controller at 23 mW per qubit D[11]. Crossbar sharing needs T = 6√g − 1 lines for a square array of g dots (23 for 16) D[12].
Walls. 10³: per-qubit lines suffice; the burden is tune-up time. 10⁴: 10–23 mW per channel at 4 K means 100–230 W, beyond any cryostat's 4 K stage, forcing ≥ 10:1 multiplexing or millikelvin nW-class cells. 10⁶: only crossbar sharing (~6,000 lines D[12]) plus millikelvin CMOS or SFQ closes; whether shared control keeps coherent error below threshold is open. Latency: spin cycles are readout-bound, 100 µs integration D[6].
Role in the stack
A layer-10 root: it requires nothing and provides the dot arrays and cryo-ASICs the spin path assumes. It replaces STM-lithography donor fabrication (11-qubit registers, serial, no foundry route D[17]); for ion traps it is the alternative to MEMS trap fabs, the switching price being CMOS re-qualification, paid by Oxford Ionics (part of IonQ since 2025-09-17), whose 99.99% two-qubit fidelity on standard-fab chips is reported in an IonQ release C[27]G. Off-diagonal reading: natural carriers (trapped ions) inheriting semiconductor manufacturing. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset for the path; this node adds no term; the spin path's derived round is 8.5 µs, readout-set, against a measured 100–300 µs cycle D[6]. Conveyor shuttling at 10 µm and 99.5% D[16], shown on a Delft-made device, is what uniform 300 mm gates must reproduce. Neighbouring empty slots: no spin-module interconnect (300 mm photonics is the candidate, unproven at millikelvin) and no fabricated cryogenic decoder; a cryo-CMOS predecoder design claims 3,780× syndrome-bandwidth reduction below 0.56 mW S[15].
Verification (QCVV)
Yield numbers come from cryo-probers at 1.6–1.7 K (automated tune-up, turn-on/pinch-off and charge-sensing criteria D[1][2]): transistor statistics. Fidelities come from few devices in dilution refrigerators: gate-set tomography (12,263 sequences) for the unit cells D[6], randomised benchmarking on Tunnel Falls D[1], T1/T2 wafer maps for transmons D[4].
Not captured: (1) 1.6 K probing cannot see valley splitting, exchange or coherence, so device yield says nothing about qubit yield; (2) selection: 4 of 20 imec devices characterised D[6], 6 of > 10,000 arrays cooled in 2022 D[3]; (3) criteria: 28–40% and 96% define "working" differently D[2][5]; (4) no simultaneous all-pairs 2Q on any 300 mm array D[7]; (5) ageing: 3.7% junction drift in 146 days D[4] is absent from fidelity claims.
Replication: imec's SiMOS numbers reproduce across four devices and two institutions D[6]; Intel's are single-vendor. Flagged: Quantum Motion's "first full-stack silicon CMOS quantum computer" without published fidelities C[29]; Equal1's commercial-process dots without qubit metrics C[31].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Intel | developer; captive supplier | US | Si/SiGe EUV arrays; cryo-prober wafer statistics; 12-qubit chip at Argonne | D[1][2]; G[21] |
| imec | research; supplier | BE | 300 mm SiMOS dots, transmons, millikelvin multiplexer; SPINS coordinator | D[4][6][8]; G[22] |
| GlobalFoundries | supplier (merchant foundry) | US | 22FDX dots and cryo-CMOS; Quantum Technology Solutions unit; $375 M LOI | C[23][28]; G[18] |
| IBM | developer; supplier | US | Anderon: 300 mm superconducting wafers, TSVs, bumps; $1 B LOI | C[24][25]; G[18] |
| Diraq | developer | AU | SiMOS unit cells at imec; QBI Stage B; CHIPS LOI up to $38 M | D[6][7]; G[18][20] |
| Quantum Motion | developer | UK | 22FDX 1,024-dot arrays; NQCC system; QBI Stage B | D[5]; C[29]; G[20] |
Money.
| date | actor | event | amount | lead or programme | cumulative | status |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2025-11-06 | Diraq; Quantum Motion; SQC | grant | up to $15 M each | DARPA QBI Stage B | — | definitive G[20]G |
| 2026-01-15 | Equal1 | round | 60 M | ISIF | > 85 M | closed C[32]G |
| 2026-04-03 | imec + 25 partners | grant | €50 M | EU Chips JU SPINS pilot line | — | announced G[22] |
| 2026-05-07 | Quantum Motion | Series C | $160 M | DCVC, Kembara | — | closed C[30]G |
| 2026-05-21 | GlobalFoundries | CHIPS LOI | 375 M | US Commerce (2.013 B over nine LOIs) | — | LOI, non-binding G[18]C[23]G |
| 2026-05-21 | IBM (Anderon) | CHIPS LOI | 1 B + 1 B IBM cash | US Commerce | — | LOI, non-binding G[18]C[24] |
| 2026-05-21 | Diraq | CHIPS LOI | up to 38 M | US Commerce | > 100 M raised PP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G | LOI, not awarded G[18] |
| 2026-06-03 | Quobly | Series A | €115 M | Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics | €134 M | closed P[37]G |
| 2026-06 | Silex Systems | Q-Si plant completed | A5.1 M + A4.35 M | Defence Trailblazer; SQC | — | commissioning late 2026 C[34] |
| 2026-07-23 | IBM | M&A: HRL Laboratories | undisclosed | — | — | announced, closing Q3 2026; potential plans for spin qubits at Anderon C[25]G |
| 2026-07-31 | IonQ | M&A: SkyWater | 15.00 + 0.4883 IonQ shares per share (~1.8 B) | — | — | closed C[26]G |
Market & supply chain. Quantum is immaterial to foundry revenue. Concentration: two EUV-capable dot lines, one merchant FD-SOI option (ST entering), a prober duopoly, one 28Si plant. Unit economics: unpublished beyond Diraq's target R[33]. Payers: G4 for 10⁶-qubit CMOS density; G7, as of 3 Sep 2026, for rack-scale spin systems; superconducting vendors buy Anderon/GF wiring for G2–G4; ion vendors buy standard-fab traps for G2, G3, G7.
IP & standards. Portfolios: Intel, HRL, Diraq/UNSW, Quantum Motion/UCL, Quobly (CEA/CNRS licences), Equal1; no litigation public; no dated family count from a named database found. SPINS promises quantum PDKs and multi-project-wafer access G[22]; GF markets FDX cryogenic models C[23]; no open cryogenic device-model standard exists.
Roadmaps & track record. Intel (promised 2022 · wafer-scale qubits · delivered 2024, Argonne 2026-01-06 G[21]G; no successor or roadmap as of 2026-09-03). Diraq (promised 2026-07-09 · "thousands" by 2029, restated 2026-08-27 as 150,000 physical · eight qubits shown D[7]R[33]P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G). Quantum Motion (promised 2025-01 · NQCC system · delivered 2025-09-15, no published fidelity C[28][29]). Quobly (promised 2025-12 · ST-lot metrics Q1 2026 P[38] · none found as of 2026-09-03). GF, Anderon: no wafer dates promised C[23][24]. Credibility: imec/Diraq (peer-reviewed, replicated) first; Intel manufactures without a product path; Quantum Motion, Quobly, Equal1 deliver systems without metrics; roadmap slides last.
Strategic reading. Success rewards foundries and suppliers (GF, imec, ST/Soitec, Bluefors) and spin vendors whose bill of materials shrinks to wafers plus racks; bespoke routes (STM lithography, university lift-off) and MEMS trap fabs lose. Supplier bargaining power is high (few lines, quantum revenue immaterial), but three or four substitutable lines and state money cap what foundries extract. Substitution threats: Ge/SiGe holes, photonic-interconnect fabs, SFQ against cryo-CMOS.
Open niche: A small QCVV/SFQ research company plugs in at the gap this brief keeps hitting: protocols mapping 1.6 K wafer statistics to millikelvin qubit performance, benchmarks for shared-control arrays where standard randomised benchmarking assumes individual addressability, and months-scale drift quantification. SPINS' multi-project-wafer channel is the entry point; imec's CMOS-compatible superconducting stack suits an SFQ-on-CMOS control test vehicle.
Outlook & open questions
Milestones, 12–24 months: (1) a 300 mm device with > 20 qubits and published all-pairs 2Q ≥ 99.5% confirms; none by end-2027 demotes; (2) SPINS multi-project-wafer runs with a public quantum PDK; (3) GF's LOI made definitive, a named 22FDX quantum product; (4) a spin-qubit lot at Anderon after IBM–HRL closes; (5) Intel naming a Tunnel Falls successor or exiting.
2029 best case: two merchant 300 mm lines with quantum PDKs, 10³-dot arrays with on-die multiplexing, 2Q ≥ 99.5% typical, a below-threshold spin memory. Worst: merchant yields at tens of percent, 2Q at 99–99.6%, roadmaps cut again, GF's unit reduced to packaging for superconducting and photonic customers.
Open questions: can valley splitting and charge noise be made wafer-uniform, or must every array be post-selected? What is the qubit-fidelity yield of a 300 mm flow? Does shared control keep coherent error below threshold? Can in-flow junction targeting reach sub-percent? Watch the first fidelity-yield number, SPINS' first multi-project wafer, definitive CHIPS awards, Intel.
Sources
- [1] H. C. George et al. · "12-spin-qubit arrays fabricated on a 300 mm semiconductor manufacturing line" · Nano Letters (arXiv:2410.16583, 2024-10-22) · 2024-12-21 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
- [2] S. Neyens et al. · "Probing single electrons across 300-mm spin qubit wafers" · Nature 629, 80–85 · 2024-05-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6
- [3] A. M. J. Zwerver et al. · "Qubits made by advanced semiconductor manufacturing" · Nature Electronics 5, 184–190 · 2022-03-29 · https://www.nature.com/articles/s41928-022-00727-9
- [4] J. Van Damme et al. · "Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers" · Nature 634, 74–79 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9
- [5] E. J. Thomas et al. · "Rapid cryogenic characterization of 1,024 integrated silicon quantum dot devices" · Nature Electronics 8, 75–83 · 2025-01-03 · https://www.nature.com/articles/s41928-024-01304-y
- [6] P. Steinacker et al. · "Industry-compatible silicon spin-qubit unit cells exceeding 99% fidelity" · Nature 646, 81–87 · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
- [7] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al., Tanttu (Diraq/imec) · "Eight-qubit operation of a 300 mm SiMOS foundry-fabricated device" · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
- [8] R. Acharya et al. · "Multiplexed superconducting qubit control at millikelvin temperatures with a low-power cryo-CMOS multiplexer" · Nature Electronics 6, 900–909 · 2023-09-25 · https://www.nature.com/articles/s41928-023-01033-8
- [9] S. K. Bartee et al. · "Spin-qubit control with a milli-kelvin CMOS chip" · Nature 643, 382–387 · 2025-06-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x
- [10] HRL Quantum Team · "A digitally controlled silicon quantum processing unit" · arXiv:2604.16216; Nature (2026-07-29) · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
- [11] D. J. Underwood et al. · "Using cryogenic CMOS control electronics to enable a two-qubit cross-resonance gate" · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
- [12] F. Borsoi et al. · "Shared control of a 16 semiconductor quantum dot crossbar array" · Nature Nanotechnology 19, 21–27 · 2024-01 · https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3
- [13] R. Maurand et al. · "A CMOS silicon spin qubit" · Nature Communications 7, 13575 · 2016-11 · https://www.nature.com/articles/ncomms13575
- [14] D. P. Pappas, M. Field, C. J. Kopas et al. (Rigetti) · "Alternating-bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions" · Communications Materials 5, 150 · 2024-08-12 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
- [15] A. Knapen, G. Tao, J. Mack et al. · "Pinball: a cryogenic predecoder for surface code decoding under circuit-level noise" · arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 · https://arxiv.org/abs/2512.09807
- [16] M. De Smet, Y. Matsumoto, A.-M. J. Zwerver et al. · "High-fidelity single-spin shuttling in silicon" · Nature Nanotechnology 20, 866–872 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
- [17] H. Edlbauer, J. Wang, A. M. S.-E. Huq et al. · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w
- [18] G NIST / US Department of Commerce · "Department of Commerce announces letters of intent to 9 companies for $2 billion" · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
- [19] G US Bureau of Industry and Security · interim final rule on quantum, semiconductor and additive-manufacturing items · Federal Register 89/173 · 2024-09-06 · https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2024-09-06/html/2024-19633.htm
- [20] G DARPA · "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection" · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
- [21] G Argonne National Laboratory · "Argonne launches silicon quantum processor collaboration with Intel" · anl.gov · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel
- [22] G imec (coordinator, EU Chips Joint Undertaking pilot line) · "Semiconductor-based quantum pilot line SPINS launched with EU support" · imec press release · 2026-04-03 · https://www.imec-int.com/en/press/semiconductor-based-quantum-pilot-line-spins-launched-eu-support
- [23] C GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale U.S. quantum manufacturing" · GF investor newsroom · 2026-05-21 · https://investors.gf.com/news-releases/news-release-details/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-scale-us
- [24] C IBM · "IBM and U.S. Department of Commerce announce America's first purpose-built quantum foundry" · IBM newsroom · 2026-05-21 · https://newsroom.ibm.com/ibm-and-u-s-department-of-commerce-announce-americas-first-purpose-built-quantum-foundry
- [25] C IBM · "IBM to acquire HRL Laboratories to power the future of quantum" · IBM newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
- [26] C IonQ · "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology" · IonQ newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
- [27] C IonQ · "IonQ achieves landmark result, setting new world record in quantum computing" (99.99% two-qubit fidelity on Oxford Ionics chips from standard semiconductor fabs) · IonQ newsroom · 2025-10 · https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing
- [28] C Quantum Motion · "Partnership with GlobalFoundries" (1,024-dot chip) · quantummotion.com · 2025-01-06 · https://quantummotion.com/partnership-with-globalfoundries/
- [29] C Quantum Motion · "Quantum Motion delivers the industry's first full-stack silicon CMOS quantum computer" · quantummotion.com · 2025-09-15 · https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
- [30] C Quantum Motion · "Quantum Motion raises $160 million Series C to deliver quantum computing's transistor moment" · quantummotion.com · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/
- [31] C Equal1 · "Validation of a commercial CMOS process on GlobalFoundries 22FDX" · equal1.com · 2025-04-16 · https://www.equal1.com/post/commercial_cmos_process
- [32] C Equal1 / NovaUCD · "Equal1 announces $60 M funding round" · ucd.ie · 2026-01-15 · https://www.ucd.ie/innovation/news-and-events/2026/equal1-announces-funding-round/
- [33] C Diraq · "Diraq sets roadmap for utility-scale quantum computing with millions of qubits on a single silicon chip" · diraq.com · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
- [34] C Silex Systems · "Silex ZS-Si production for quantum computing" (Q-Si product page) · silex.com.au · page as of 2026-09 · https://www.silex.com.au/silex-technology/silex-zs-si-production-for-quantum-computing/
- [35] C Bluefors · "Cryogenic wafer prober" (product page) · bluefors.com · page as of 2026-09 · https://bluefors.com/products/cryogenic-wafer-prober/
- [36] C FormFactor · "HPD IQ3000 4 K cryogenic probe station" (product page) · formfactor.com · page as of 2026-09 · https://www.formfactor.com/product/quantum-cryo/quantum-wafer-multi-chip-cryogenic/iq3000/
- [37] P HPCwire · "Quobly raises €115M Series A to industrialize silicon quantum computing" · HPCwire · 2026-06-03 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/quobly-raises-e115m-series-a-to-industrialize-silicon-quantum-computing/
- [38] P IT Brief Asia · "Quobly runs silicon-28 quantum wafers through ST fab" · IT Brief Asia · 2025-12-12 · https://itbrief.asia/story/quobly-runs-silicon-28-quantum-wafers-through-st-fab
- [39] M. P. Losert et al. · "Practical strategies for enhancing the valley splitting in Si/SiGe quantum wells" · Physical Review B 108, 125405 · 2023-09 · https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.125405
Open verification items
- SPAM for the imec/Diraq unit cells: 99.95% at 100 µs [6] (v1 value, retained) against 99.9% recorded for imec's 300 mm line (2025).
- Shuttling fidelity [16]: v1 gave 99.54%; the abstract states "99.5% on average"; the abstract value is used.
- Silex funding (A5.1 M Defence Trailblazer, A4.35 M SQC): amounts undated on the Silex page [34]; the ledger row is dated by the June 2026 plant completion.
- [39] Losert et al.: bibliographic details are cited from the standard literature and not confirmed against the publisher's page.
- Dropped from v1 as unverified here: the "~1% Commerce equity stake" in GF's CHIPS LOI (v1 cited [18][23][24] jointly), IBM's 30× device-output claim for Anderon (trade-press proxy only), and Intel's 91% single-electron-sensing figure [2] versus 96% tune-up [1] (different device sets and criteria).
CMOS-фабрика 300 mm (спины, cryo-CMOS, сверхпроводниковая разводка)
Промышленные CMOS-линии 300 mm, изготавливающие спиновые кубиты на квантовых точках, cryo-CMOS-контроллеры и сверхпроводниковую разводку; единственный маршрут производства кубитов со статистикой выхода годных в масштабе пластины.
Вердикт. Однородность доказана (96% выход годных приборов, субнанометровый CD); точность (fidelity) пока не является поставляемым фабрикой параметром. Понизить ранг, если к концу 2027 г. не появится прибор 300 mm с >20 кубитами и двухкубитной точностью по всем парам ≥ 99.5%.
"Λ = коэффициент подавления ошибки на один шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Этот узел — производственный режим, а не кубит: производственные линии CMOS 300 mm, изготавливающие массивы квантовых точек, задаваемых затворами (Si/SiGe, Si-MOS, Ge), их cryo-CMOS-ASIC, а также слои сверхпроводниковых кубитов и разводки. Квантовая точка — это транзистор в режиме обогащения при одноэлектронном заполнении; при шаге 45–100 nm фабрика (foundry) даёт однородность, качество границ раздела и изотопный контроль, а не разрешение, — и делает это на десятках тысяч приборов с пластины при криогенном тестировании на уровне пластины.
Маршрут открыла CEA-Leti в 2016 г. спиновым кубитом в маршруте 28 nm FD-SOI D[13]. Intel и QuTech изготовили первые кубиты 300 mm, сформированные целиком оптической литографией, в марте 2022 г. D[3], что и фиксирует since 2022; в 2024 г. Intel добавила EUV-массивы и статистику по пластине при 1.6 K D[1][2]. imec выпустила трансмоны 300 mm в 2024 г. D[4], а вместе с Diraq — элементарные ячейки с показателями выше 99% в 2025 г. D[6]. 22FDX от GlobalFoundries стал в 2025 г. коммерчески доступным (merchant) вариантом D[5], ST запустила партии 28Si FD-SOI в декабре 2025 г. P[38], а в мае 2026 г. последовали письма о намерениях по программе US CHIPS G[18].
Координаты (граф технологий):
a, сродство к носителю: изготовление, 1.0; сам этот узел и есть изготовление.
b, характерное время: отсутствует; нет ни времени гейта, ни механизма запутывания.
c, считывание: отсутствует.
d, подвижность и связность: отсутствуют.
e, модальность управления: отсутствует.
f, структура ошибок: когерентная; разброс от прибора к прибору читается как ошибка калибровки.
g, производство: CMOS.
Физика и пределы
Механизм. Фабрика фиксирует четыре наследуемые величины: геометрическую однородность — критический размер в пределах 0.5 nm при шаге 45–100 nm D[1]; электростатический беспорядок — случайный разброс порогового напряжения 59 mV на Si/SiGe у Intel D[2]; изотопную чистоту — 800 ppm остаточного 29Si у Intel D[1] и 400 ppm у imec D[6]; и качество границы раздела, задающее зарядовый шум, а в Si/SiGe — ещё и распределение долинного расщепления.
Масштабы. T2*/T2echo достигают 5/205 µs на 28Si Si/SiGe против 0.6/98 µs на природном кремнии D[2]; T2 по Хану достигает 1.31 ms на SiMOS от imec D[7].
Нижняя граница. Для спинов она материаловедческая: остаточный 29Si, зарядовый шум границы раздела и хвост распределения долинного расщепления в Si/SiGe, превращающий часть точек в стоки утечки (leakage). Для трансмонов это попадание переходов в номинал: разброс сопротивления 8% по пластине даёт разброс частоты 5–7% D[4] — на порядок выше того, что нужно решётке без частотных коллизий; отжиг со знакопеременным смещением (попадание 97.4% D[14]) выполняется после фабрики и свойством фабрики не является.
Как это видит код: когерентная, калибруемая ошибка (HRL относит около 80% ошибки CNOT на своём массиве из 54 точек к управлению и калибровке D[10]) плюс утечка и медленный дрейф; ничто не конвертируется в стирание (erasure); градиенты по пластине D[4] превращаются в пространственно коррелированную ошибку. Чтобы сдвинуть эту границу, нужны 28Si класса 10 ppm, инженерно заданное долинное расщепление (пока только моделирование S[39]), дырки в Ge/SiGe или подгонка переходов внутри маршрута.
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное: четыре элементарные ячейки Diraq/imec, все операции выше 99% (1Q 99.97%, CZ 99.04–99.56%, SPAM 99.95% при 100 µs), томография набора гейтов, сентябрь 2025 г. D[6]G. Типичное на масштабе: 232 двенадцатиточечных прибора Intel на одной пластине дали 99.8% выхода годных точек и 96% выхода годных приборов целиком, май 2024 г. D[2]; немодифицированный 22FDX дал 28–40% выхода «годных точек» на 1,024 точках, январь 2025 г. D[5]; восьмикубитный массив imec подтвердил одну пару из четырёх, июль 2026 г. D[7].
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2016 | спиновый кубит в маршруте 28 nm FD-SOI на пластинах 300 mm | CEA-Leti | D[13] |
| 2022-03 | >10,000 массивов точек на пластину; 1Q 99.0–99.1% | Intel/QuTech | D[3] |
| 2024-09 | трансмоны 300 mm: медианное T1 75 µs, выход годных 98.25% | imec/KU Leuven | D[4] |
| 2024-12 | >24,000 приборов на пластину, CD < 0.5 nm (EUV) | Intel | D[1] |
| 2025-01 | 1,024 точки на 22FDX, cryo-CMOS-мультиплексор 1:1,024, < 10 min | Quantum Motion/GF | D[5] |
| 2025-09 | CZ 99.04–99.56% на SiMOS 300 mm, 4 прибора из 4 выше 99% | Diraq/imec | D[6] |
| 2026-07 | CMOS-контроллер на 4 K (366 ЦАП, ≤ 3.5 W) исполняет повторяющий код d=5, Λ = 4.7 | HRL | D[10]G |
Доминирующий член ошибки: плато 2Q на уровне 99.0–99.6% — это зарядовый шум плюс калибровка обмена D[6][10]; считывание длительностью 100 µs ради SPAM класса 99.9% D[6] задаёт цикл 100–300 µs; ни один прибор 300 mm с числом кубитов больше двенадцати не опубликовал 2Q по всем парам; для трансмонов ограничением служит разброс переходов, а не когерентность D[4].
Производство, материалы и цепочка поставок
Платформы. Intel D1: ямы Si/SiGe, иммерсионная и EUV-литография, отбраковка на криозонде D[1][2]. imec: SiMOS с перекрывающимися поликремниевыми затворами при шаге ниже 100 nm на 28Si с 400 ppm D[6], плюс трансмонный маршрут с переходами внахлёст, формируемыми сухим травлением D[4]. FD-SOI: GlobalFoundries 22FDX (Quantum Motion D[5]; Equal1 C[31]) и 28 nm у ST в Crolles на подложках 28Si от Soitec, первые партии — декабрь 2025 г. P[38]. HRL и SkyWater работают на 200 mm D[10]C[26].
Выход годных. 96% выхода годных приборов на маршруте, оптимизированном под квантовые задачи D[2], против 28–40% на коммерческом маршруте D[5] — центральное число этого узла.
Стоимость и энергия. Ни одна фабрика не публикует цену квантовой пластины; целевой ориентир Diraq < $1 на кубит R[33] и заявления вендоров об уровне стойки C[29][30][32] аудита не проходили.
Цепочка поставок. Линии: Intel (для собственных нужд); imec — координатор пилотной линии ЕС SPINS G[22]; подразделение Quantum Technology Solutions в GlobalFoundries C[23]; IBM Albany, превращающаяся в Anderon, — для сверхпроводниковой разводки, TSV и бампов C[24]; SkyWater, 200 mm, с 2026-07-31 принадлежит IonQ C[26]. Материалы: обогащённый 28Si, исторически российский; Silex в июне 2026 г. завершила строительство завода производительностью до 20 kg в год, ввод в эксплуатацию — конец 2026 г., в интересах SQC C[34]. Оборудование: криогенные зондовые установки для пластин от Bluefors/Afore (< 2 K, 300 mm, 768 линий DC, 48 линий RF) C[35] и FormFactor C[36]. Единые точки отказа: EUV-точки только у Intel и imec; один завод 28Si; дуополия на зондовых установках.
Экспортный контроль. Правило BIS от 2024-09-06 контролирует криогенные CMOS-микросхемы для ≤ 4.5 K (ECCN 3A901), криогенные системы ≥ 600 µW при ≤ 0.1 K (3A904), криогенные зондовые установки для пластин (3B904) и квантовые компьютеры начиная с 34 кубитов (4A906), с исключением из лицензирования IEC для союзников G[19]G; списки ЕС и Великобритании совпадают.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Мультиплексирование переезжает на кристалл или в корпус: cryo-CMOS-мультиплексор 1:1,024 на 13 линиях D[5]; мультиплексор imec, разводящий трансмонные импульсы ниже 15 mK с сохранением 1Q > 99.9% D[8]; кристалл 28 nm FD-SOI на 32 ячейки при 7 mK, ~20 nW/MHz на ячейку D[9]; контроллер HRL на 4 K, 366 ЦАП при ≤ 3.5 W (~10 mW на канал), исполняющий повторяющий код D[10]; контроллер IBM на 4 K с 23 mW на кубит D[11]. Кроссбарное разделение требует T = 6√g − 1 линий для квадратного массива из g точек (23 для 16) D[12].
Стены. 10³: индивидуальных линий на кубит достаточно; нагрузкой является время настройки. 10⁴: 10–23 mW на канал при 4 K означают 100–230 W — больше, чем способна принять ступень 4 K любого криостата, что вынуждает перейти к мультиплексированию ≥ 10:1 или к милликельвиновым ячейкам класса nW. 10⁶: закрывается только кроссбарным разделением (~6,000 линий D[12]) плюс милликельвиновая CMOS или SFQ; удержит ли разделяемое управление когерентную ошибку ниже порога — открытый вопрос. Задержка: спиновые циклы ограничены считыванием, интегрирование 100 µs D[6].
Роль в стеке
Корень слоя 10: он не требует ничего и предоставляет массивы точек и криогенные ASIC, которые предполагает спиновый путь платформы. Он замещает изготовление доноров STM-литографией (регистры на 11 кубитов, последовательное изготовление, фабричного маршрута нет D[17]); для ионных ловушек он — альтернатива MEMS-производствам ловушек, а ценой перехода становится переквалификация под CMOS, которую заплатила Oxford Ionics (с 2025-09-17 в составе IonQ), чья двухкубитная точность 99.99% на кристаллах со стандартной фабрики приведена в релизе IonQ C[27]G. Внедиагональное прочтение: естественные носители (захваченные ионы), наследующие полупроводниковое производство. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс для пути платформы; этот узел своего члена не добавляет; производный раунд спинового пути — 8.5 µs, задан считыванием, против измеренного цикла 100–300 µs D[6]. Конвейерный шаттлинг на 10 µm с точностью 99.5% D[16], показанный на приборе делфтского изготовления, — именно то, что должны воспроизводить однородные затворы на 300 mm. Соседние пустые слоты: нет интерконнекта между спиновыми модулями (кандидат — фотоника на 300 mm, при милликельвиновых температурах не подтверждённая) и нет изготовленного криогенного декодера; проект cryo-CMOS-предекодера заявляет сокращение полосы синдромов в 3,780× при мощности ниже 0.56 mW S[15].
Верификация (QCVV)
Цифры выхода годных получены на криозондах при 1.6–1.7 K (автоматизированная настройка, критерии открытия/отсечки и зарядового считывания D[1][2]): это транзисторная статистика. Точности получены на считаных приборах в рефрижераторах растворения: томография набора гейтов (12,263 последовательности) для элементарных ячеек D[6], рандомизированный бенчмаркинг на Tunnel Falls D[1], карты T1/T2 по пластине для трансмонов D[4].
Не охвачено: (1) зондирование при 1.6 K не видит ни долинного расщепления, ни обмена, ни когерентности, поэтому выход годных приборов ничего не говорит о выходе годных кубитов; (2) отбор: охарактеризованы 4 прибора imec из 20 D[6], в 2022 г. охлаждены 6 массивов из > 10,000 D[3]; (3) критерии: 28–40% и 96% по-разному определяют «работающий» D[2][5]; (4) ни на одном массиве 300 mm нет одновременного 2Q по всем парам D[7]; (5) старение: дрейф переходов 3.7% за 146 дней D[4] в заявлениях о точности отсутствует.
Воспроизводимость: числа imec по SiMOS воспроизводятся на четырёх приборах и в двух организациях D[6]; у Intel они получены одним поставщиком. Отмечено особо: «первый полностековый кремниевый CMOS-квантовый компьютер» Quantum Motion без опубликованных точностей C[29]; точки Equal1 на коммерческом процессе без кубитных метрик C[31].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Intel | разработчик; поставщик для собственных нужд | США | EUV-массивы Si/SiGe; статистика по пластинам на криозонде; 12-кубитный кристалл в Argonne | D[1][2]; G[21] |
| imec | исследования; поставщик | Бельгия | точки SiMOS 300 mm, трансмоны, милликельвиновый мультиплексор; координатор SPINS | D[4][6][8]; G[22] |
| GlobalFoundries | поставщик (коммерческая фабрика) | США | точки на 22FDX и cryo-CMOS; подразделение Quantum Technology Solutions; письмо о намерениях на $375 M | C[23][28]; G[18] |
| IBM | разработчик; поставщик | США | Anderon: сверхпроводниковые пластины 300 mm, TSV, бампы; письмо о намерениях на $1 B | C[24][25]; G[18] |
| Diraq | разработчик | Австралия | элементарные ячейки SiMOS на линии imec; QBI, этап B; письмо о намерениях CHIPS до $38 M | D[6][7]; G[18][20] |
| Quantum Motion | разработчик | Великобритания | массивы на 1,024 точки на 22FDX; система для NQCC; QBI, этап B | D[5]; C[29]; G[20] |
Деньги.
| Дата | Актор | Событие | Сумма | Ведущий инвестор или программа | Накопленно | Статус |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2025-11-06 | Diraq; Quantum Motion; SQC | грант | до $15 M каждому | DARPA QBI, этап B | — | окончательно G[20]G |
| 2026-01-15 | Equal1 | раунд | 60 M | ISIF | > 85 M | закрыт C[32]G |
| 2026-04-03 | imec + 25 партнёров | грант | €50 M | пилотная линия SPINS, EU Chips JU | — | объявлено G[22] |
| 2026-05-07 | Quantum Motion | раунд Series C | $160 M | DCVC, Kembara | — | закрыт C[30]G |
| 2026-05-21 | GlobalFoundries | письмо о намерениях CHIPS | 375 M | Минторг США (2.013 B по девяти письмам) | — | письмо о намерениях, необязывающее G[18]C[23]G |
| 2026-05-21 | IBM (Anderon) | письмо о намерениях CHIPS | 1 B + 1 B собственных средств IBM | Минторг США | — | письмо о намерениях, необязывающее G[18]C[24] |
| 2026-05-21 | Diraq | письмо о намерениях CHIPS | до 38 M | Минторг США | привлечено > 100 M PP; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G | письмо о намерениях, средства не выделены G[18] |
| 2026-06-03 | Quobly | раунд Series A | €115 M | Bpifrance, SEALSQ, STMicroelectronics | €134 M | закрыт P[37]G |
| 2026-06 | Silex Systems | завершено строительство завода Q-Si | A5.1 M + A4.35 M | Defence Trailblazer; SQC | — | ввод в эксплуатацию в конце 2026 г. C[34] |
| 2026-07-23 | IBM | M&A: HRL Laboratories | не раскрыта | — | — | объявлено, закрытие в Q3 2026; возможные планы по спиновым кубитам на Anderon C[25]G |
| 2026-07-31 | IonQ | M&A: SkyWater | 15.00 + 0.4883 акции IonQ за акцию (~1.8 B) | — | — | закрыто C[26]G |
Рынок и цепочка поставок. Для выручки фабрик квантовая тематика несущественна. Концентрация: две линии точек с EUV, один коммерческий вариант FD-SOI (входит ST), дуополия на зондовых установках, один завод 28Si. Удельная экономика: не публикуется, кроме целевого ориентира Diraq R[33]. Плательщики: G4 — за CMOS-плотность на 10⁶ кубитов; G7, по состоянию на 3 сентября 2026 г., — за спиновые системы уровня стойки; поставщики сверхпроводниковых систем покупают разводку Anderon/GF ради G2–G4; поставщики ионных систем покупают ловушки со стандартных фабрик ради G2, G3, G7.
ИС и стандарты. Портфели: Intel, HRL, Diraq/UNSW, Quantum Motion/UCL, Quobly (лицензии CEA/CNRS), Equal1; публичных судебных споров нет; датированного подсчёта патентных семейств по именованной базе данных не найдено. SPINS обещает квантовые PDK и доступ к мультипроектным пластинам G[22]; GF продвигает криогенные модели FDX C[23]; открытого стандарта на криогенные модели приборов не существует.
Дорожные карты и послужной список. Intel (обещано в 2022 г. · кубиты в масштабе пластины · выполнено в 2024 г., Argonne 2026-01-06 G[21]G; преемника или дорожной карты по состоянию на 2026-09-03 нет). Diraq (обещано 2026-07-09 · «тысячи» к 2029 г., переформулировано 2026-08-27 как 150,000 физических · показано восемь кубитов D[7]R[33]P; A$20 M NRFC 2026-02; CHIPS LOI up to $38 M 2026-05-21 (proposed, not awarded); roadmap 2026-08-27: 150 k physical / 1 k logical by 2029, > 2 M by 2031 (its 2026-07-09 release said "th · 2026-08-27">G). Quantum Motion (обещано 2025-01 · система для NQCC · поставлена 2025-09-15, точность не опубликована C[28][29]). Quobly (обещано 2025-12 · метрики по партии ST в Q1 2026 P[38] · по состоянию на 2026-09-03 ничего не найдено). GF, Anderon: сроков по пластинам не обещано C[23][24]. Достоверность: первыми идут imec/Diraq (рецензируемые публикации, воспроизведено); Intel производит, но без продуктового маршрута; Quantum Motion, Quobly, Equal1 поставляют системы без метрик; слайды дорожных карт — последними.
Стратегическое прочтение. Успех вознаграждает фабрики и поставщиков (GF, imec, ST/Soitec, Bluefors) и спиновых вендоров, у которых спецификация материалов сжимается до пластин плюс стоек; проигрывают штучные маршруты (STM-литография, университетский lift-off) и MEMS-производства ловушек. Переговорная сила поставщиков высока (линий мало, квантовая выручка несущественна), но три-четыре взаимозаменяемые линии и государственные деньги ограничивают то, что фабрики могут извлечь. Угрозы замещения: дырки в Ge/SiGe, фабрики фотонных интерконнектов, SFQ против cryo-CMOS.
Открытая ниша: Небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ встраивается ровно в тот разрыв, в который эта справка упирается снова и снова: протоколы, отображающие статистику по пластине при 1.6 K на кубитные характеристики при милликельвиновых температурах; бенчмарки для массивов с разделяемым управлением, где стандартный рандомизированный бенчмаркинг предполагает индивидуальную адресацию; количественная оценка дрейфа на масштабе месяцев. Точка входа — канал мультипроектных пластин SPINS; CMOS-совместимый сверхпроводниковый стек imec подходит для тестового кристалла управления SFQ-на-CMOS.
Прогноз и открытые вопросы
Вехи, 12–24 месяца: (1) прибор 300 mm с > 20 кубитами и опубликованной 2Q по всем парам ≥ 99.5% подтверждает узел; отсутствие такового к концу 2027 г. понижает ранг; (2) запуски мультипроектных пластин SPINS с публичным квантовым PDK; (3) перевод письма о намерениях GF в окончательное соглашение, названный квантовый продукт на 22FDX; (4) партия спиновых кубитов на Anderon после закрытия сделки IBM–HRL; (5) Intel называет преемника Tunnel Falls либо уходит.
Лучший сценарий на 2029 г.: две коммерческие линии 300 mm с квантовыми PDK, массивы на 10³ точек с мультиплексированием на кристалле, типичная 2Q ≥ 99.5%, подпороговая спиновая память. Худший: коммерческий выход годных в десятки процентов, 2Q на уровне 99–99.6%, дорожные карты снова урезаны, подразделение GF сведено к корпусированию для сверхпроводниковых и фотонных заказчиков.
Открытые вопросы: можно ли сделать долинное расщепление и зарядовый шум однородными по пластине — или каждый массив придётся отбирать постселекцией? Каков выход годных по кубитной точности у маршрута 300 mm? Удерживает ли разделяемое управление когерентную ошибку ниже порога? Может ли попадание переходов в номинал внутри маршрута выйти на субпроцентный уровень? Следить за первым числом выхода годных по точности, за первой мультипроектной пластиной SPINS, за окончательными решениями по CHIPS, за Intel.
Источники
- [1] H. C. George et al. · "12-spin-qubit arrays fabricated on a 300 mm semiconductor manufacturing line" · Nano Letters (arXiv:2410.16583, 2024-10-22) · 2024-12-21 · https://arxiv.org/abs/2410.16583
- [2] S. Neyens et al. · "Probing single electrons across 300-mm spin qubit wafers" · Nature 629, 80–85 · 2024-05-01 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07275-6
- [3] A. M. J. Zwerver et al. · "Qubits made by advanced semiconductor manufacturing" · Nature Electronics 5, 184–190 · 2022-03-29 · https://www.nature.com/articles/s41928-022-00727-9
- [4] J. Van Damme et al. · "Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers" · Nature 634, 74–79 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9
- [5] E. J. Thomas et al. · "Rapid cryogenic characterization of 1,024 integrated silicon quantum dot devices" · Nature Electronics 8, 75–83 · 2025-01-03 · https://www.nature.com/articles/s41928-024-01304-y
- [6] P. Steinacker et al. · "Industry-compatible silicon spin-qubit unit cells exceeding 99% fidelity" · Nature 646, 81–87 · 2025-09-24 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9
- [7] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al., Tanttu (Diraq/imec) · "Eight-qubit operation of a 300 mm SiMOS foundry-fabricated device" · Nature Communications 17, 5878 · 2026-07-09 · https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6
- [8] R. Acharya et al. · "Multiplexed superconducting qubit control at millikelvin temperatures with a low-power cryo-CMOS multiplexer" · Nature Electronics 6, 900–909 · 2023-09-25 · https://www.nature.com/articles/s41928-023-01033-8
- [9] S. K. Bartee et al. · "Spin-qubit control with a milli-kelvin CMOS chip" · Nature 643, 382–387 · 2025-06-25 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09157-x
- [10] HRL Quantum Team · "A digitally controlled silicon quantum processing unit" · arXiv:2604.16216; Nature (2026-07-29) · 2026-04-17 · https://arxiv.org/abs/2604.16216
- [11] D. J. Underwood et al. · "Using cryogenic CMOS control electronics to enable a two-qubit cross-resonance gate" · PRX Quantum 5, 010326 · 2024-02 · https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.5.010326
- [12] F. Borsoi et al. · "Shared control of a 16 semiconductor quantum dot crossbar array" · Nature Nanotechnology 19, 21–27 · 2024-01 · https://www.nature.com/articles/s41565-023-01491-3
- [13] R. Maurand et al. · "A CMOS silicon spin qubit" · Nature Communications 7, 13575 · 2016-11 · https://www.nature.com/articles/ncomms13575
- [14] D. P. Pappas, M. Field, C. J. Kopas et al. (Rigetti) · "Alternating-bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions" · Communications Materials 5, 150 · 2024-08-12 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z
- [15] A. Knapen, G. Tao, J. Mack et al. · "Pinball: a cryogenic predecoder for surface code decoding under circuit-level noise" · arXiv:2512.09807 · 2025-12-10 · https://arxiv.org/abs/2512.09807
- [16] M. De Smet, Y. Matsumoto, A.-M. J. Zwerver et al. · "High-fidelity single-spin shuttling in silicon" · Nature Nanotechnology 20, 866–872 · 2025-06-09 · https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5
- [17] H. Edlbauer, J. Wang, A. M. S.-E. Huq et al. · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w
- [18] G NIST / US Department of Commerce · "Department of Commerce announces letters of intent to 9 companies for $2 billion" · nist.gov · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion
- [19] G US Bureau of Industry and Security · interim final rule on quantum, semiconductor and additive-manufacturing items · Federal Register 89/173 · 2024-09-06 · https://www.govinfo.gov/content/pkg/FR-2024-09-06/html/2024-19633.htm
- [20] G DARPA · "Quantum Benchmarking Initiative — Stage B selection" · darpa.mil · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection
- [21] G Argonne National Laboratory · "Argonne launches silicon quantum processor collaboration with Intel" · anl.gov · 2026-01-06 · https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel
- [22] G imec (coordinator, EU Chips Joint Undertaking pilot line) · "Semiconductor-based quantum pilot line SPINS launched with EU support" · imec press release · 2026-04-03 · https://www.imec-int.com/en/press/semiconductor-based-quantum-pilot-line-spins-launched-eu-support
- [23] C GlobalFoundries · "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale U.S. quantum manufacturing" · GF investor newsroom · 2026-05-21 · https://investors.gf.com/news-releases/news-release-details/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-scale-us
- [24] C IBM · "IBM and U.S. Department of Commerce announce America's first purpose-built quantum foundry" · IBM newsroom · 2026-05-21 · https://newsroom.ibm.com/ibm-and-u-s-department-of-commerce-announce-americas-first-purpose-built-quantum-foundry
- [25] C IBM · "IBM to acquire HRL Laboratories to power the future of quantum" · IBM newsroom · 2026-07-23 · https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum
- [26] C IonQ · "IonQ completes acquisition of SkyWater Technology" · IonQ newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology
- [27] C IonQ · "IonQ achieves landmark result, setting new world record in quantum computing" (99.99% two-qubit fidelity on Oxford Ionics chips from standard semiconductor fabs) · IonQ newsroom · 2025-10 · https://www.ionq.com/news/ionq-achieves-landmark-result-setting-new-world-record-in-quantum-computing
- [28] C Quantum Motion · "Partnership with GlobalFoundries" (1,024-dot chip) · quantummotion.com · 2025-01-06 · https://quantummotion.com/partnership-with-globalfoundries/
- [29] C Quantum Motion · "Quantum Motion delivers the industry's first full-stack silicon CMOS quantum computer" · quantummotion.com · 2025-09-15 · https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/
- [30] C Quantum Motion · "Quantum Motion raises $160 million Series C to deliver quantum computing's transistor moment" · quantummotion.com · 2026-05-07 · https://quantummotion.com/quantum-motion-raises-160-million-series-c-to-deliver-quantum-computings-transistor-moment/
- [31] C Equal1 · "Validation of a commercial CMOS process on GlobalFoundries 22FDX" · equal1.com · 2025-04-16 · https://www.equal1.com/post/commercial_cmos_process
- [32] C Equal1 / NovaUCD · "Equal1 announces $60 M funding round" · ucd.ie · 2026-01-15 · https://www.ucd.ie/innovation/news-and-events/2026/equal1-announces-funding-round/
- [33] C Diraq · "Diraq sets roadmap for utility-scale quantum computing with millions of qubits on a single silicon chip" · diraq.com · 2026-08-27 · https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip
- [34] C Silex Systems · "Silex ZS-Si production for quantum computing" (Q-Si product page) · silex.com.au · page as of 2026-09 · https://www.silex.com.au/silex-technology/silex-zs-si-production-for-quantum-computing/
- [35] C Bluefors · "Cryogenic wafer prober" (product page) · bluefors.com · page as of 2026-09 · https://bluefors.com/products/cryogenic-wafer-prober/
- [36] C FormFactor · "HPD IQ3000 4 K cryogenic probe station" (product page) · formfactor.com · page as of 2026-09 · https://www.formfactor.com/product/quantum-cryo/quantum-wafer-multi-chip-cryogenic/iq3000/
- [37] P HPCwire · "Quobly raises €115M Series A to industrialize silicon quantum computing" · HPCwire · 2026-06-03 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/quobly-raises-e115m-series-a-to-industrialize-silicon-quantum-computing/
- [38] P IT Brief Asia · "Quobly runs silicon-28 quantum wafers through ST fab" · IT Brief Asia · 2025-12-12 · https://itbrief.asia/story/quobly-runs-silicon-28-quantum-wafers-through-st-fab
- [39] M. P. Losert et al. · "Practical strategies for enhancing the valley splitting in Si/SiGe quantum wells" · Physical Review B 108, 125405 · 2023-09 · https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.125405
Открытые пункты верификации
- SPAM для элементарных ячеек imec/Diraq: 99.95% при 100 µs [6] (значение v1, сохранено) против 99.9%, зафиксированных для 300-мм линии imec (2025).
- Точность шаттлинга [16]: в v1 указано 99.54%; в аннотации сказано «99.5% в среднем»; используется значение из аннотации.
- Финансирование Silex (A5.1 M от Defence Trailblazer, A4.35 M от SQC): на странице Silex суммы не датированы [34]; строка учёта датирована по завершению строительства завода в июне 2026 г.
- [39] Losert et al.: библиографические данные приводятся по стандартной литературе и не подтверждены по странице издателя.
- Исключено из v1 как не подтверждённое здесь: «доля Минторга ~1% в капитале» в письме о намерениях GF по CHIPS (в v1 совместно цитировались [18][23][24]), заявление IBM о 30-кратном росте выпуска приборов на Anderon (только по отраслевой прессе) и показатель Intel 91% по считыванию одиночного электрона [2] против 96% настройки [1] (разные наборы приборов и разные критерии).
Photonic IC foundry (SiN, BTO, TFLN, SNSPD on 300 mm)
A CMOS foundry flow putting low-loss nitride waveguides, electro-optic switches, single-photon detectors and fibre attach on one 300 mm wafer.
Verdict. Demonstrated once, by one line (GlobalFoundries Fab 8 for PsiQuantum, 2025). No wafer-level yield, uniformity or ageing statistic has ever been published; single-source risk defines the layer.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The photonic IC foundry supplies the optics a photonic quantum computer is made of — SiN waveguides and delay lines, barium-titanate (BTO) or thin-film lithium niobate (TFLN) electro-optic switches, on-die superconducting-nanowire single-photon detectors (SNSPD), cryo-compatible fibre attach — on a 300 mm CMOS line with wafer-scale process control. A photonic qubit is never stored, only transmitted, so the figure of merit is a loss budget in decibels, not a coherence time. Lineage: ultra-low-loss dielectric waveguides (early 2010s, LioniX and UCSB), foundry access from about 2015 (AIM Photonics, imec), the first full quantum stack on 300 mm in 2025 D[1].
Coordinates: carrier affinity fabricated-leaning (0.25), the line hosting no qubit but the modes that carry one; characteristic time not applicable, entangling downstream heralded, not deterministic; readout none intrinsically, but it supplies the on-chip SNSPDs, whose counting is destructive; mobility none — fixed lithography is what buys the photons theirs; control modality none, though it supplies the switches; error structure loss, seen by the code as heralded erasure; manufacturing a photonic-IC process line.
Physics & limits
Everything converts into one currency. Single-mode SiN routing at 1.8 ± 0.2 dB/m D[1] costs 34% of the photons per metre of on-chip delay; the wider multimode waveguide in the same process reaches 0.5 dB/m D[1]. Against an architectural budget near 0.5 dB for a whole fusion path, one BTO switch at 100 mdB spends a fifth of it, a fibre-to-chip transition at 52 ± 12 mdB a tenth, a median on-chip SNSPD at 93.4% efficiency 0.30 dB by itself D[1]. The dielectric floor is Rayleigh scattering from sidewall roughness, scaling with the mode's overlap with the etched interface, plus N–H absorption near 1520 nm that a 1150 °C anneal drives out. Both are beaten by weakening confinement: the 0.060 dB/m record used a 40 nm-thin core on a 100 mm wafer D[2], a geometry with millimetre bend radii. That is the trade — loss is bought with area, area with wafers — so a foundry routing waveguide is thirty times lossier than the record and must be. The other failure mode is phase: thermal gradients and stress birefringence detune interferometers, so a line that cannot hold film thickness ships chips needing per-die trimming. Moving the floor needs an electro-optic material whose Pockels coefficient shrinks switches faster than their loss grows — BTO's is an order of magnitude above lithium niobate's, which is why PsiQuantum and DARPA bet on it P[7].
Engineering state of the art
Best demonstrated is one wafer run; typical at scale is undefined, because no wafer-level distribution has been published by anyone.
Records timeline
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2018-09-24 | TFLN modulator: Vπ 1.4 V at 20 mm, insertion loss < 0.5 dB, 210 Gbit/s | Harvard (Lončar group) | D[3] |
| 2021-02-10 | SiN loss 0.060 dB/m, intrinsic Q 422 M (100 mm wafer, 40 nm core) | UCSB / Honeywell | D[2] |
| 2025-02-26 | 300 mm quantum PIC: SiN 1.8 ± 0.2 dB/m single-mode and 0.5 dB/m multimode, splitter 0.5 ± 0.2 mdB, BTO switch 100 mdB, median SNSPD 93.4%, fibre-to-chip 52 ± 12 mdB, fusion Bell 99.22 ± 0.12%, at ~2 K | PsiQuantum + GlobalFoundries | D[1] |
| 2026-06 | Edge coupling 0.085 dB per facet | Xanadu | C[4] |
The dominant budget term is not the waveguide but switch insertion loss, facet coupling and detector inefficiency — everything happening where the photon changes medium. The second is invisible: with no yield statistic, nobody can distinguish a process from a good die.
Manufacturing, materials & supply chain
The demonstrated flow is a 300 mm CMOS line with LPCVD nitride and a high-temperature anneal, BTO as an integrated active layer, SNSPDs patterned in situ, cryo-compatible fibre attach, at ~2 K rather than millikelvin D[1]. TFLN is made differently — ion-sliced bulk lithium niobate bonded to oxide — which is why HyperLight and Lightium are separate companies rather than modules in that line P[13]. The merchant market is otherwise 200 mm or smaller: LIGENTEC runs nitride on X-FAB's automotive-qualified 200 mm line and added X-FAB's SOI platform in 2026 C[12]; LioniX supplies TriPleX modules; imec and AIM Photonics run research lines.
The only public number with a distribution behind it is "median SNSPD efficiency 93.4%" D[1] — a median implying a spread nobody has shown. No die yield, wafer map or 2 K thermal-cycle ageing data exists, and no foundry publishes quantum MPW or mask-set pricing, so cost per mode is unquotable as of 3 Sep 2026. Single points of failure: one 300 mm line has demonstrated the full stack; BTO deposition tooling is no merchant market; TFLN wafer supply is thin and concentrated; integrated SNSPDs exist at one vendor. Export-control exposure is indirect but real — the BIS interim final rule of 2024-09-06 created ECCNs 3A901 (cryogenic CMOS below 4.5 K), 3A904 (cryocoolers ≥ 600 µW below 0.1 K), 3B904 (cryogenic wafer probing), 3D901/3E901 and 4A906, with License Exception IEC G[14]. PIC processes and SNSPDs are not named; the cryogenic test equipment is.
Control, readout & I/O burden
The I/O burden is fibre and bias lines. At 52 mdB per facet D[1] per-channel loss is affordable; the wall is assembly throughput, since 10⁶ modes need of order 10⁵–10⁶ alignment steps. Detection adds a bias line and an amplifier per SNSPD at 2 K, which by 10⁴ channels forces cryogenic readout ASICs — the cryo-CMOS controlled under 3A901 G[14] and now sold as a GlobalFoundries product line C[5]. Feed-forward must drive the switch within a delay line's lifetime, at MHz–GHz; the 100 mdB BTO switch at 2 K is both the enabling device and the item DARPA is paying to validate P[7]. At 10³ modes nothing binds; at 10⁴ fibre attach and channel count bind; at 10⁶ the constraints are wafer-scale integration, the cryoplant, and an unpublished yield.
Role in the stack
The layer floors two paths: fusion-based photonic computing (PsiQuantum, Quandela, QuiX) and continuous-variable/GKP computing (Xanadu). It provides single photons and squeezed modes, switches for routing and feed-forward, modulators, chip-to-fibre coupling, and the electro-optic chips transducers are built from. Its hub reading matters most: the same 300 mm line delivers integrated laser optics for trapped ions and PIC-generated tweezer optics for neutral atoms, so capital spent here is not modality-specific — the least-correlated bet in the manufacturing layer. It replaces the bulk-optics table, and switching back costs area, alignment drift and any path past a few hundred modes. Derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset — undefined on a fusion path, which runs none; this layer contributes only transport, roughly 5 ns per metre of on-chip delay, negligible against the 100 ns-class feed-forward the architecture needs D[1]. Neighbouring empty slots: a merchant 300 mm BTO switch process, a second source for integrated SNSPDs, any published wafer-level acceptance statistic.
Verification (QCVV)
Loss is measured two incompatible ways. Ring-resonator intrinsic Q gives the 0.060 dB/m record D[2] — one mode, one geometry, no routing. Spiral cut-back on a production reticle gives 1.8 dB/m D[1] — the waveguide the machine uses, and the only manufacturing number. Note that the main report's "0.5 dB/m" is the multimode figure from the Omega paper while the single-mode routing waveguide in the same paper is 1.8 ± 0.2 dB/m: both must be stated, they are not competing measurements D[1]. Fusion Bell fidelity, HOM visibility and detector efficiency are component metrics on selected dies, with no protocol converting them into a loss budget an architecture can be scored against, and no ageing data. No second group has reproduced any Omega figure on a second line; the only third-party check is DARPA's Stage C validation of the BTO switches, packaging and cryogenics, whose results are not public P[7]. Second conflict: the PIXEurope budget is ≈€400 M per imec/ICFO G[10] and €380 M in trade press P[11]; trust the consortium release.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| GlobalFoundries | supplier (foundry) | US | Fab 8, Malta NY: the 300 mm line carrying Omega; Quantum Technology Solutions launched 2026-05-21 | C[5]D[1] |
| PsiQuantum | developer / customer | US, AU | Qualified the SiN + BTO + SNSPD + fibre-attach stack at 2 K | D[1] |
| imec | research foundry | BE | 300 mm CMOS and photonics, BTO-on-SOI heritage, PIXEurope partner | D[15]G[10] |
| LIGENTEC | supplier | CH, FR, BE | SiN on X-FAB's 200 mm line; added SOI 2026 | C[12] |
| LioniX International | supplier | NL | TriPleX SiN waveguides, module assembly | C[12] |
| HyperLight | supplier | US | TFLN modulators, Harvard spin-off | P[13] |
| AIM Photonics | research / foundry | US | DoD ManTech institute; PDK and Assembly Design Kit, 2026-05-25 | C[22] |
| Xanadu | developer | CA | TFLN/SiN CV chips; 0.085 dB/facet packaging; Toronto factory | C[4]C[9] |
| Quandela | developer | FR | GaAs quantum-dot sources; Lucy delivered to CEA/TGCC | C[18]G |
| QuiX Quantum | developer | NL | SiN processors; Carina delivered to DLR, 2026-07 | C[19] |
Money.
- 2024-09 · HyperLight · Series B · $37 M · Summit Partners · closed P[13]
- 2024-09 · Lightium · seed · $7 M · Vsquared Ventures, Lakestar · closed P[13]
- 2024-11-24 · PIXEurope · EU pilot line · ≈€400 M · Chips JU, Spain, Catalonia · announced G[10]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · 1 B at 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · closed G
- 2026-03-26 · Xanadu · SPAC with Crane Harbor · ≈$302 M gross · Nasdaq/TSX XNDU · closed G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS letter of intent · $375 M · US Dept of Commerce · LOI, non-binding G[6]
- 2026-05-21 · PsiQuantum · CHIPS letter of intent · $100 M · US Dept of Commerce · LOI, non-binding G[6]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · QBI Stage C expansion (BTO switches, packaging, cryogenics) · $125 M · DARPA · definitive P · 2026-07-22">G
- 2026-08-28 · Xanadu · federal funding, Toronto factory · CAD 195 M · Government of Canada · announced C[9]
Market & supply chain. The enabling equipment is ordinary semiconductor capital (LPCVD/PECVD, immersion lithography, CMP, wafer bonding, MBE/PLD) from ASML, Lam, ASM, EVG and SUSS, in a market where quantum is a rounding error: good for cost, bad for influence. Concentration risk sits at the process, not the tool; unit economics are unquotable. G3 and G4 pay for this layer, G6 through fibre links and transducer chips, G7 through 2 K over millikelvin; G1 and G2 only via ion and atom optics, nothing in G5.
IP & standards. No dated patent count from a named database was retrieved for the PIC-foundry families; the one photonic family verified for this report is ORCA Computing's US 12,437,225 on linear-optical GHZ measurements, granted 2025-10-07 G. There is no cross-foundry PDK standard — every design kit is proprietary and incompatible, the practical reason a customer cannot second-source. AIM Photonics publishes the most open kit C[22].
Roadmaps & track record. PsiQuantum utility scale "before 2033" (promised 2024–25 · for 2033 · Brisbane groundbreaking slipped to 2026-06-17, cryoplant 2H 2027, no 2026 hardware publication) GP[7]. Xanadu loss 24.1× above threshold → 1.0× in 2030 (promised 2026-08-31 · nothing yet due) C[9]. PIXEurope pilot line (promised 2024-11 · for 2025 onward · no open-access run reported) G[10]. GlobalFoundries Quantum Technology Solutions (promised 2026-05-21 · LOI not yet definitive) C[5]G[6]. GlobalFoundries alone has a record of qualifying a process to production discipline; PsiQuantum has one paper and no second line; the European suppliers deliver at 200 mm, not at the loss-times-scale fault tolerance needs.
Strategic reading. If the layer succeeds the winner is the foundry, not the modality: GlobalFoundries collects a per-wafer annuity across five qubit technologies C[5] while PsiQuantum's differentiation narrows to architecture and cryogenics. If single-mode loss sticks near 1–2 dB/m both paths stall and the value migrates to ion laser delivery, atom tweezers and networking — which is why it is worth funding either way. Substitution: bulk optics below a few hundred modes. Bargaining power sits with the foundry: switching lines means full requalification and a new PDK.
Open niche: QCVV here is metrology, not gate benchmarking, and the record is empty exactly where a small independent group is credible: wafer-level loss and uniformity maps, SNSPD efficiency and jitter distributions across a wafer rather than medians, thermal-cycle ageing at 2 K, and an acceptance protocol turning component metrics into an architecture-scored loss budget.
Outlook & open questions
Confirm if by end-2027 any actor publishes a wafer-level yield or uniformity distribution for BTO switches or integrated SNSPDs at 300 mm; if a second line (imec, AIM Photonics, a PIXEurope member) publishes single-mode SiN loss ≤ 1.8 dB/m with monolithic detectors; or if Xanadu's loss factor falls below 10× threshold. Demote if PsiQuantum publishes no hardware result beyond Omega by mid-2027, or if the $375 M CHIPS LOI lapses. Best case by 2029: two qualified 300 mm lines, routing below 1 dB/m, switches under 50 mdB, published wafer maps. Worst case: one vendor, one paper, an LOI that never converts.
Open questions. (1) What is the die yield of an integrated SNSPD array on 300 mm, and why has nobody published it? (2) Is BTO manufacturable at volume, or a hero-die material DARPA is paying to find out about? (3) Who second-sources this layer if GlobalFoundries reprioritises?
Sources
[1] Alexander et al. (PsiQuantum), "A manufacturable platform for photonic quantum computing", Nature, 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 D
[2] Puckett, Liu, Chauhan, Zhao, Jin, Cheng, Wu, Behunin, Rakich, Nelson, Blumenthal (UCSB/Honeywell), "422 Million intrinsic quality factor planar integrated all-waveguide resonator with sub-MHz linewidth", Nature Communications 12, 934, 2021-02-10 — https://www.nature.com/articles/s41467-021-21205-4 D
[3] Wang, Zhang, Chen, Bertrand, Shams-Ansari, Chandrasekhar, Winzer, Lončar (Harvard), "Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages", Nature 562, 101, 2018-09-24 — https://www.nature.com/articles/s41586-018-0551-y D
[4] Xanadu, "Xanadu sets new industry benchmark in photonic chip packaging", press release, 2026-06 — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html C
[5] GlobalFoundries, "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale U.S. quantum manufacturing", 2026-05-21 — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[6] US Department of Commerce / NIST, "Department of Commerce announces letters of intent with 9 companies", 2026-05-21 — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[7] Quantum Computing Report, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program", 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ P
[8] PsiQuantum newsroom (Series E, CEO change, Brisbane) — https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise C
[9] Xanadu, "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031", GlobeNewswire, 2026-08-31 — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html C
[10] imec, "The European Commission and Chips JU select the PIXEurope consortium to lead the European Pilot Line on Advanced Photonic Integrated Circuits", 2024-11-24 — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line G
[11] PIC Magazine, "EU to establish €380 million pilot line for photonic integrated circuits", 2024 — https://picmagazine.net/article/123220/EU_to_establish_%E2%82%AC380_million_pilot_line_for_photonic_integrated_circuits P
[12] LIGENTEC, "About / our story" (X-FAB 200 mm partnership 2020, SOI platform 2026), accessed 2026-09-03 — https://www.ligentec.com/about-our-story/ C
[13] optics.org, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash" (HyperLight 37 M Series B; Lightium 7 M seed), 2024-09 — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[14] BIS, "Commerce Control List Additions and Revisions; Implementation of Controls on Advanced Technologies", interim final rule, Federal Register, 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies G; ECCN summary: Morgan Lewis, 2024-09 — https://www.morganlewis.com/pubs/2024/09/us-expands-controls-on-quantum-semiconductor-tech-to-secure-industry-leadership P
[15] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (imec/Diraq), 300 mm foundry qubit devices, Nature, 2025-09-24 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[16] Quandela newsroom (NVIDIA NVQLink integration 2026-06-23; executive appointments 2026-05-29), accessed 2026-09-03 — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/ C
[17] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[18] Quandela, "Quandela delivers Lucy to EuroHPC and GENCI at CEA's TGCC", 2025-10 — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ C
[19] QuiX Quantum, "QuiX Quantum delivers Carina core hardware platform to DLR QCI", 2026-07 — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci C
[20] Quantum Computing Report, "Photonic Inc. reaches 2 B valuation with 200 M final close", 2026-05-12 — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
[21] Bartolucci et al., "Fusion-based quantum computation", Nature Communications 14, 912, 2023 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1 S
[22] AIM Photonics newsroom (Assembly Design Kit 2026-05-25; DoD ManTech recognition 2026-02-05), accessed 2026-09-03 — https://www.aimphotonics.com/news C
Open verification items
- LioniX International: no dated 2025–2026 funding, capacity or loss figure retrieved; its row rests on platform description only.
- SNSPD state of the art off-chip (the ~98% system-detection-efficiency result at 1550 nm): the Optica page failed to load; unverified, so no record row was claimed.
- TFLN wafer supply concentration (the widely cited dominance of a single Chinese ion-slicing supplier): no source retrieved; stated qualitatively only.
- PIXEurope budget conflict: ≈€400 M G[10] versus €380 M P[11]; consortium release preferred.
- AIM Photonics: founding federal award amount and the wafer diameter of its Albany line are not on the page consulted; not stated.
- Quantum MPW and mask-set pricing at 300 mm: not disclosed by any foundry; cost per mode unquotable.
- Waveguide loss double figure: the main report quotes 0.5 dB/m (multimode) only; the single-mode routing value in the same paper is 1.8 ± 0.2 dB/m. Both stated here — a conflict between excerpts, not between sources.
- Wafer-level yield, uniformity and 2 K thermal-cycle ageing for BTO switches and integrated SNSPDs: no public data from any actor.
Фабрика фотонных ИС (SiN, BTO, TFLN, SNSPD на 300 mm)
Маршрут CMOS-фабрики, собирающий малопотерьные нитридные волноводы, электрооптические коммутаторы, однофотонные детекторы и присоединение волокна на одной 300 mm пластине.
Вердикт. Продемонстрировано один раз и одной линией (GlobalFoundries Fab 8 для PsiQuantum, 2025). Ни выход годных на уровне пластины, ни однородность, ни статистика старения никогда не публиковались; слой определяется риском единственного источника.
Λ — коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI — DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная верификация и валидация); G1–G7 — классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Фабрика фотонных ИС (foundry) поставляет ту оптику, из которой сделан фотонный квантовый компьютер, — волноводы и линии задержки на SiN, электрооптические коммутаторы на титанате бария (BTO) или тонкоплёночном ниобате лития (TFLN), однофотонные детекторы на сверхпроводящей нанопроволоке (SNSPD) прямо на кристалле, криосовместимое присоединение волокна — на линии CMOS 300 mm с контролем процесса в масштабе пластины. Фотонный кубит никогда не хранится, а только передаётся, поэтому показателем качества служит бюджет потерь в децибелах, а не время когерентности. Происхождение: диэлектрические волноводы со сверхнизкими потерями (начало 2010-х, LioniX и UCSB), доступ к фабрикам примерно с 2015 года (AIM Photonics, imec), первый полный квантовый стек на 300 mm в 2025 году D[1].
Координаты: сродство к носителю со сдвигом в сторону изготавливаемого (0.25) — линия не содержит кубита, но содержит моды, которые его несут; характерное время неприменимо, запутывание ниже по стеку геральдированное (heralded), а не детерминированное; считывание собственного нет, но линия поставляет SNSPD на кристалле, чей счёт разрушающий; подвижность отсутствует — именно неподвижная литография и покупает подвижность фотонам; модальность управления отсутствует, хотя линия поставляет коммутаторы; структура ошибок потери, видимые кодом как геральдированное стирание; производство технологическая линия фотонных ИС.
Физика и пределы
Всё пересчитывается в одну валюту. Одномодовая разводка на SiN с потерями 1.8 ± 0.2 dB/m D[1] стоит 34% фотонов на каждый метр задержки на кристалле; более широкий многомодовый волновод в том же процессе достигает 0.5 dB/m D[1]. При архитектурном бюджете около 0.5 dB на весь путь слияния один коммутатор BTO с потерями 100 mdB съедает пятую его часть, переход волокно—кристалл с 52 ± 12 mdB — десятую, а медианный SNSPD на кристалле с эффективностью 93.4% сам по себе — 0.30 dB D[1]. Диэлектрическая нижняя граница — это рэлеевское рассеяние на шероховатости боковых стенок, растущее с перекрытием моды с травленой границей, плюс поглощение N–H вблизи 1520 nm, которое выгоняется отжигом при 1150 °C. Оба фактора преодолеваются ослаблением локализации моды: рекорд 0.060 dB/m получен на сердцевине толщиной 40 nm на 100 mm пластине D[2] — геометрия с радиусами изгиба в миллиметры. В этом и состоит размен: потери покупаются площадью, площадь — пластинами, поэтому разводочный волновод на фабрике в тридцать раз более потерьный, чем рекордный, и иным быть не может. Второй режим отказа — фаза: тепловые градиенты и двулучепреломление от механических напряжений расстраивают интерферометры, поэтому линия, не удерживающая толщину плёнки, отгружает кристаллы, требующие индивидуальной подгонки. Чтобы сдвинуть нижнюю границу, нужен электрооптический материал, у которого коэффициент Поккельса уменьшает коммутаторы быстрее, чем растут их потери, — у BTO он на порядок выше, чем у ниобата лития, и именно поэтому на него ставят PsiQuantum и DARPA P[7].
Инженерное состояние (state of the art)
Лучшее продемонстрированное — один прогон пластин; типичное в масштабе не определено, поскольку распределения на уровне пластины не опубликовал никто.
Хронология рекордов
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2018-09-24 | Модулятор TFLN: Vπ 1.4 V при 20 mm, вносимые потери < 0.5 dB, 210 Gbit/s | Harvard (группа Lončar) | D[3] |
| 2021-02-10 | Потери в SiN 0.060 dB/m, собственная добротность 422 M (пластина 100 mm, сердцевина 40 nm) | UCSB / Honeywell | D[2] |
| 2025-02-26 | Квантовая PIC на 300 mm: SiN 1.8 ± 0.2 dB/m одномодовый и 0.5 dB/m многомодовый, делитель 0.5 ± 0.2 mdB, коммутатор BTO 100 mdB, медианный SNSPD 93.4%, переход волокно—кристалл 52 ± 12 mdB, белловское слияние 99.22 ± 0.12%, при ~2 K | PsiQuantum + GlobalFoundries | D[1] |
| 2026-06 | Торцевой ввод 0.085 dB на грань | Xanadu | C[4] |
Доминирующий член бюджета — не волновод, а вносимые потери коммутатора, ввод через торец и неэффективность детектора, то есть всё, что происходит там, где фотон меняет среду. Второй член невидим: без статистики выхода годных никто не отличит процесс от удачного кристалла.
Производство, материалы и цепочка поставок
Продемонстрированный маршрут — это линия CMOS 300 mm с нитридом LPCVD и высокотемпературным отжигом, BTO в качестве интегрированного активного слоя, SNSPD, формируемые прямо в маршруте, криосовместимое присоединение волокна, при ~2 K, а не при милликельвинах D[1]. TFLN изготавливается иначе — объёмный ниобат лития, отслоённый ионной имплантацией и сращённый с оксидом, — и именно поэтому HyperLight и Lightium существуют как отдельные компании, а не как модули в этой линии P[13]. В остальном рыночное предложение — это 200 mm и меньше: LIGENTEC ведёт нитрид на квалифицированной для автопрома 200 mm линии X-FAB и в 2026 году добавила платформу SOI от X-FAB C[12]; LioniX поставляет модули TriPleX; imec и AIM Photonics ведут исследовательские линии.
Единственное публичное число, за которым стоит распределение, — «медианная эффективность SNSPD 93.4%» D[1], и эта медиана подразумевает разброс, которого никто не показал. Данных о выходе годных кристаллов, карт пластин и старения при термоциклировании до 2 K не существует, и ни одна фабрика не публикует цен на квантовые MPW или комплекты фотошаблонов, так что стоимость на одну моду по состоянию на 3 сентября 2026 г. указать невозможно. Единые точки отказа: полный стек продемонстрирован одной 300 mm линией; оборудования для осаждения BTO как рынка не существует; поставки пластин TFLN тонкие и сконцентрированные; интегрированные SNSPD есть у одного поставщика. Уязвимость к экспортному контролю косвенная, но реальная: промежуточное окончательное правило BIS от 2024-09-06 создало ECCN 3A901 (cryo-CMOS ниже 4.5 K), 3A904 (криокулеры ≥ 600 µW ниже 0.1 K), 3B904 (криогенное зондирование пластин), 3D901/3E901 и 4A906 с лицензионным исключением IEC G[14]. Процессы PIC и SNSPD там не поименованы; поименовано криогенное испытательное оборудование.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Нагрузка на ввод-вывод — это волокно и линии смещения. При 52 mdB на грань D[1] потери на канал приемлемы; стеной становится производительность сборки, поскольку 10⁶ мод требуют порядка 10⁵–10⁶ операций юстировки. Регистрация добавляет линию смещения и усилитель на каждый SNSPD при 2 K, что уже к 10⁴ каналов вынуждает переходить на криогенные ASIC считывания — тот самый cryo-CMOS, контролируемый по 3A901 G[14] и продаваемый теперь как продуктовая линейка GlobalFoundries C[5]. Упреждающая связь (feed-forward) должна успеть переключить коммутатор в пределах времени жизни линии задержки, на MHz–GHz; коммутатор BTO с 100 mdB при 2 K одновременно и ключевой прибор, и тот предмет, валидацию которого оплачивает DARPA P[7]. При 10³ мод не ограничивает ничто; при 10⁴ ограничивают присоединение волокна и число каналов; при 10⁶ ограничениями становятся интеграция в масштабе пластины, криогенная установка и неопубликованный выход годных.
Роль в стеке
Слой служит фундаментом для двух путей платформы: фотонных вычислений на основе слияний (PsiQuantum, Quandela, QuiX) и вычислений на непрерывных переменных/GKP (Xanadu). Он обеспечивает одиночные фотоны и сжатые моды, коммутаторы для маршрутизации и feed-forward, модуляторы, ввод кристалл—волокно и те электрооптические кристаллы, из которых строятся преобразователи. Важнее всего прочтение слоя как хаба: та же самая 300 mm линия выдаёт интегрированную лазерную оптику для захваченных ионов и формируемую на PIC оптику пинцетов (оптических) для нейтральных атомов, поэтому вложенный сюда капитал не привязан к модальности — это наименее коррелированная ставка в производственном слое. Он замещает стол объёмной оптики, и обратный переход стоит площади, дрейфа юстировки и вообще любого пути за пределы нескольких сотен мод. Производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс на пути слияний не определён, поскольку раунда синдрома там нет; этот слой вносит только транспорт, примерно 5 ns на метр задержки на кристалле, что пренебрежимо мало на фоне feed-forward класса 100 ns, которая нужна этой архитектуре D[1]. Соседние пустые слоты: рыночный 300 mm процесс коммутаторов BTO, второй источник интегрированных SNSPD, хоть какая-нибудь опубликованная приёмочная статистика на уровне пластины.
Верификация (QCVV)
Потери измеряются двумя несовместимыми способами. Собственная добротность кольцевого резонатора даёт рекорд 0.060 dB/m D[2] — одна мода, одна геометрия, никакой разводки. Метод обрыва на спирали в производственном ретикле даёт 1.8 dB/m D[1] — это тот волновод, который использует машина, и единственная производственная цифра. Отметим, что «0.5 dB/m» из основного отчёта — это многомодовая цифра из статьи по Omega, тогда как одномодовый разводочный волновод в той же статье даёт 1.8 ± 0.2 dB/m: указывать нужно оба значения, они не являются конкурирующими измерениями D[1]. Точность белловского слияния, видность HOM и эффективность детектора — покомпонентные метрики на отобранных кристаллах, и нет ни протокола, переводящего их в бюджет потерь, по которому можно было бы оценить архитектуру, ни данных о старении. Ни одна вторая группа не воспроизвела ни одной цифры Omega на второй линии; единственная сторонняя проверка — валидация коммутаторов BTO, корпусирования и криогеники в рамках DARPA Stage C, результаты которой не публичны P[7]. Второе противоречие: бюджет PIXEurope составляет ≈€400 M по данным imec/ICFO G[10] и €380 M по отраслевой прессе P[11]; доверять следует релизу консорциума.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| GlobalFoundries | поставщик (фабрика) | США | Fab 8, Malta NY: та самая 300 mm линия, несущая Omega; Quantum Technology Solutions запущено 2026-05-21 | C[5]D[1] |
| PsiQuantum | разработчик / заказчик | США, Австралия | Квалифицировала стек SiN + BTO + SNSPD + присоединение волокна при 2 K | D[1] |
| imec | исследовательская фабрика | Бельгия | CMOS и фотоника на 300 mm, наследие BTO-на-SOI, партнёр PIXEurope | D[15]G[10] |
| LIGENTEC | поставщик | Швейцария, Франция, Бельгия | SiN на 200 mm линии X-FAB; SOI добавлен в 2026 | C[12] |
| LioniX International | поставщик | Нидерланды | Волноводы TriPleX на SiN, сборка модулей | C[12] |
| HyperLight | поставщик | США | Модуляторы TFLN, спин-офф Harvard | P[13] |
| AIM Photonics | исследования / фабрика | США | Институт DoD ManTech; PDK и Assembly Design Kit, 2026-05-25 | C[22] |
| Xanadu | разработчик | Канада | Кристаллы непрерывных переменных на TFLN/SiN; корпусирование 0.085 dB на грань; завод в Торонто | C[4]C[9] |
| Quandela | разработчик | Франция | Источники на квантовых точках GaAs; Lucy поставлена в CEA/TGCC | C[18]G |
| QuiX Quantum | разработчик | Нидерланды | Процессоры на SiN; Carina поставлена в DLR, 2026-07 | C[19] |
Деньги.
- 2024-09 · HyperLight · Series B · $37 M · Summit Partners · закрыт P[13]
- 2024-09 · Lightium · посевной раунд · $7 M · Vsquared Ventures, Lakestar · закрыт P[13]
- 2024-11-24 · PIXEurope · пилотная линия ЕС · ≈€400 M · Chips JU, Испания, Каталония · объявлено G[10]
- 2025-09-10 · PsiQuantum · Series E · 1 B при оценке 7 B · BlackRock, Temasek, Baillie Gifford · закрыт G
- 2026-03-26 · Xanadu · SPAC с Crane Harbor · ≈$302 M валовых · Nasdaq/TSX XNDU · закрыта G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · протокол о намерениях по CHIPS · $375 M · Министерство торговли США · LOI, необязывающий G[6]
- 2026-05-21 · PsiQuantum · протокол о намерениях по CHIPS · $100 M · Министерство торговли США · LOI, необязывающий G[6]
- 2026-07-22 · PsiQuantum · расширение QBI Stage C (коммутаторы BTO, корпусирование, криогеника) · $125 M · DARPA · окончательное соглашение P · 2026-07-22">G
- 2026-08-28 · Xanadu · федеральное финансирование, завод в Торонто · CAD 195 M · правительство Канады · объявлено C[9]
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающее оборудование — это обычные полупроводниковые капитальные средства (LPCVD/PECVD, иммерсионная литография, CMP, сращивание пластин, MBE/PLD) от ASML, Lam, ASM, EVG и SUSS, на рынке, где квантовая тематика есть ошибка округления: хорошо для стоимости, плохо для влияния. Риск концентрации лежит на процессе, а не на оборудовании; удельную экономику указать невозможно. За этот слой платят G3 и G4, G6 — через волоконные связи и кристаллы преобразователей, G7 — через работу при 2 K вместо милликельвинов; G1 и G2 — только через ионную и атомную оптику, в G5 не платит ничто.
ИС и стандарты. Датированного числа патентов из поименованной базы для семейств по фотонным фабрикам получить не удалось; единственное фотонное семейство, проверенное для настоящего отчёта, — US 12,437,225 компании ORCA Computing на линейно-оптические измерения GHZ, выдан 2025-10-07 G. Межфабричного стандарта PDK не существует — каждый комплект проектирования проприетарен и несовместим с прочими, и это практическая причина, по которой заказчик не может завести второго поставщика. Наиболее открытый комплект публикует AIM Photonics C[22].
Дорожные карты и послужной список. PsiQuantum, полезный масштаб «до 2033 года» (обещано в 2024–25 · на 2033 год · закладка в Брисбене сдвинулась на 2026-06-17, криогенная установка во 2H 2027, аппаратных публикаций 2026 года нет) GP[7]. Xanadu, потери в 24.1× выше порога → 1.0× в 2030 году (обещано 2026-08-31 · срок пока не наступил) C[9]. Пилотная линия PIXEurope (обещано 2024-11 · с 2025 года и далее · о прогонах с открытым доступом не сообщалось) G[10]. GlobalFoundries Quantum Technology Solutions (обещано 2026-05-21 · LOI пока не стал окончательным) C[5]G[6]. Послужной список квалификации процесса до уровня производственной дисциплины есть только у GlobalFoundries; у PsiQuantum одна статья и ни одной второй линии; европейские поставщики поставляют на 200 mm, а не на том произведении потерь и масштаба, которого требует отказоустойчивость.
Стратегическое прочтение. Если слой состоится, победителем будет фабрика, а не модальность: GlobalFoundries собирает ренту с каждой пластины сразу по пяти кубитным технологиям C[5], тогда как дифференциация PsiQuantum сужается до архитектуры и криогеники. Если одномодовые потери застрянут около 1–2 dB/m, оба пути встанут, а стоимость мигрирует в доставку лазерного излучения для ионов, атомные пинцеты (оптические) и сети — поэтому финансировать слой стоит в любом случае. Замещение: объёмная оптика ниже нескольких сотен мод. Переговорная сила у фабрики: смена линии означает полную переквалификацию и новый PDK.
Открытая ниша: QCVV здесь — это метрология, а не бенчмаркинг гейтов, и запись пуста ровно там, где небольшая независимая группа выглядит убедительно: карты потерь и однородности на уровне пластины, распределения эффективности и джиттера SNSPD по пластине вместо медиан, старение при термоциклировании до 2 K и приёмочный протокол, превращающий покомпонентные метрики в бюджет потерь, по которому оценивается архитектура.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить, если до конца 2027 года какой-либо актор опубликует распределение выхода годных или однородности на уровне пластины для коммутаторов BTO либо интегрированных SNSPD на 300 mm; если вторая линия (imec, AIM Photonics, участник PIXEurope) опубликует одномодовые потери SiN ≤ 1.8 dB/m с монолитными детекторами; либо если коэффициент потерь Xanadu опустится ниже 10× порога. Понизить, если PsiQuantum к середине 2027 года не опубликует ни одного аппаратного результата помимо Omega либо если протокол о намерениях CHIPS на $375 M утратит силу. Лучший сценарий к 2029 году: две квалифицированные 300 mm линии, разводка ниже 1 dB/m, коммутаторы менее 50 mdB, опубликованные карты пластин. Худший сценарий: один поставщик, одна статья и протокол о намерениях, который так и не превращается в договор.
Открытые вопросы. (1) Каков выход годных кристаллов для интегрированной матрицы SNSPD на 300 mm и почему этого никто не опубликовал? (2) Технологичен ли BTO в объёме производства или это материал рекордного кристалла, выяснение чего и оплачивает DARPA? (3) Кто станет вторым источником для этого слоя, если GlobalFoundries сменит приоритеты?
Источники
[1] Alexander et al. (PsiQuantum), "A manufacturable platform for photonic quantum computing", Nature, 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 D
[2] Puckett, Liu, Chauhan, Zhao, Jin, Cheng, Wu, Behunin, Rakich, Nelson, Blumenthal (UCSB/Honeywell), "422 Million intrinsic quality factor planar integrated all-waveguide resonator with sub-MHz linewidth", Nature Communications 12, 934, 2021-02-10 — https://www.nature.com/articles/s41467-021-21205-4 D
[3] Wang, Zhang, Chen, Bertrand, Shams-Ansari, Chandrasekhar, Winzer, Lončar (Harvard), "Integrated lithium niobate electro-optic modulators operating at CMOS-compatible voltages", Nature 562, 101, 2018-09-24 — https://www.nature.com/articles/s41586-018-0551-y D
[4] Xanadu, "Xanadu sets new industry benchmark in photonic chip packaging", press release, 2026-06 — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html C
[5] GlobalFoundries, "GlobalFoundries launches Quantum Technology Solutions to scale U.S. quantum manufacturing", 2026-05-21 — https://gf.com/gf-press-release/globalfoundries-launches-quantum-technology-solutions-to-scale-us-quantum-manufacturing/ C
[6] US Department of Commerce / NIST, "Department of Commerce announces letters of intent with 9 companies", 2026-05-21 — https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[7] Quantum Computing Report, "PsiQuantum secures $125 million expanded agreement with DARPA under QBI program", 2026-07-22 — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ P
[8] PsiQuantum newsroom (Series E, CEO change, Brisbane) — https://www.psiquantum.com/news-import/psiquantum-1b-fundraise C
[9] Xanadu, "Xanadu charts path to over 1,000 logical qubits by 2031", GlobeNewswire, 2026-08-31 — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html C
[10] imec, "The European Commission and Chips JU select the PIXEurope consortium to lead the European Pilot Line on Advanced Photonic Integrated Circuits", 2024-11-24 — https://www.imec-int.com/en/press/european-commission-and-chips-ju-select-pixeurope-consortium-lead-european-pilot-line G
[11] PIC Magazine, "EU to establish €380 million pilot line for photonic integrated circuits", 2024 — https://picmagazine.net/article/123220/EU_to_establish_%E2%82%AC380_million_pilot_line_for_photonic_integrated_circuits P
[12] LIGENTEC, "About / our story" (X-FAB 200 mm partnership 2020, SOI platform 2026), accessed 2026-09-03 — https://www.ligentec.com/about-our-story/ C
[13] optics.org, "Lithium niobate in vogue as thin-film developers raise cash" (HyperLight 37 M Series B; Lightium 7 M seed), 2024-09 — https://optics.org/news/lithium-niobate-in-vogue-as-thin-film-developers-raise-cash P
[14] BIS, "Commerce Control List Additions and Revisions; Implementation of Controls on Advanced Technologies", interim final rule, Federal Register, 2024-09-06 — https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies G; ECCN summary: Morgan Lewis, 2024-09 — https://www.morganlewis.com/pubs/2024/09/us-expands-controls-on-quantum-semiconductor-tech-to-secure-industry-leadership P
[15] Nickl, Dumoulin Stuyck, Steinacker et al. (imec/Diraq), 300 mm foundry qubit devices, Nature, 2025-09-24 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 D
[16] Quandela newsroom (NVIDIA NVQLink integration 2026-06-23; executive appointments 2026-05-29), accessed 2026-09-03 — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/ C
[17] DARPA, Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection, 2025-11-06 — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[18] Quandela, "Quandela delivers Lucy to EuroHPC and GENCI at CEA's TGCC", 2025-10 — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ C
[19] QuiX Quantum, "QuiX Quantum delivers Carina core hardware platform to DLR QCI", 2026-07 — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci C
[20] Quantum Computing Report, "Photonic Inc. reaches 2 B valuation with 200 M final close", 2026-05-12 — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ P
[21] Bartolucci et al., "Fusion-based quantum computation", Nature Communications 14, 912, 2023 — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1 S
[22] AIM Photonics newsroom (Assembly Design Kit 2026-05-25; DoD ManTech recognition 2026-02-05), accessed 2026-09-03 — https://www.aimphotonics.com/news C
Открытые пункты верификации
- LioniX International: датированных данных о финансировании, мощностях или потерях за 2025–2026 годы получить не удалось; строка опирается только на описание платформы.
- Состояние SNSPD вне кристалла (результат системной эффективности регистрации ~98% на 1550 nm): страница Optica не загрузилась; результат не проверен, поэтому строка рекорда не заявлена.
- Концентрация поставок пластин TFLN (широко цитируемое доминирование единственного китайского поставщика ионного отслоения): источник не получен; утверждение приведено только качественно.
- Противоречие по бюджету PIXEurope: ≈€400 M G[10] против €380 M P[11]; предпочтение отдано релизу консорциума.
- AIM Photonics: сумма учредительного федерального гранта и диаметр пластин её линии в Олбани на использованной странице отсутствуют; не указаны.
- Цены на квантовые MPW и комплекты фотошаблонов на 300 mm: ни одной фабрикой не раскрыты; стоимость на одну моду указать невозможно.
- Двойная цифра потерь в волноводе: основной отчёт приводит только 0.5 dB/m (многомодовый); одномодовое разводочное значение в той же статье составляет 1.8 ± 0.2 dB/m. Здесь приведены оба — это противоречие между выдержками, а не между источниками.
- Выход годных, однородность на уровне пластины и старение при термоциклировании до 2 K для коммутаторов BTO и интегрированных SNSPD: публичных данных нет ни у одного актора.
Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm)
300 mm junction lithography and post-fab trimming set the frequency spread every superconducting path inherits.
Verdict. Real: 300 mm optical lithography yields 393/400 qubits at ~8% junction-resistance spread; trimming lands 97.4% on target. Anderon is an LOI — demote if no non-IBM wafer ships by end-2027.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A Josephson junction is two superconductors across a ~1–2 nm oxide barrier whose area and oxidation fix the critical current and hence the qubit frequency. This node is the process patterning those junctions and their niobium wiring at wafer scale — not a qubit. Lineage: e-beam Dolan-bridge Al/AlOx/Al junctions from the 2007 transmon (Koch et al., Yale), then 193 nm immersion lithography and etch on CMOS lines D[1].
Coordinates. Carrier affinity 1.0 — fully fabricated: the manufacturing step itself, with no carrier, mobility, readout or control. Manufacturing — Nb wiring and Al/AlOx junctions on 200→300 mm silicon or sapphire; the error passed downstream is coherent (frequency offset, collision), not stochastic.
Physics & limits
Ambegaokar–Baratoff ties critical current to normal-state resistance, and f01≈(√8EJEC-EC)/h, so Rn spread reaches frequency at half weight. imec measured ~8% RSD in junction resistance across a 300 mm wafer (7,872 test structures), ~4% within a die, and 5–7% RSD in qubit frequency D[1]. That is a lattice problem, not a device problem: fixed-frequency neighbours must clear collision windows tens of MHz wide on a ~5 GHz qubit, so 5% spread (≈250 MHz, 1σ) leaves no collision-free yield at lattice scale. Trimming is a precondition, not an optimisation — alternating-bias assisted annealing moves junction resistance >70% and lands 97.4% of junctions on target D[2].
The second floor is dielectric loss: amorphous AlOx and interface oxides host two-level systems capping T1 in the tens-to-low-hundreds of µs. imec's 300 mm devices give median T1 75 µs, best 161 µs, best T2e 245 µs, over a 42–113 µs centre-to-edge gradient that is a process signature, not scatter D[1]. TLS drift hourly, and quasiparticle bursts set a floor lithography cannot touch DG. What moves it: epitaxial barriers, Ta/Nb base metal, tuneable couplers.
Engineering state of the art
Best on a genuine 300 mm CMOS line: 393 of 400 qubits functional D[1] — but at the frequency spread above, so trimming or tuneability is still required downstream.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-08 | ABAA trimming: 97.4% targeting success, >70% tuning range | Rigetti | D[2] |
| 2024-09 | 300 mm optical-litho transmons: 393/400 functional, median T1 75 µs, 8% RSD Rn | imec | D[1] |
| 2025-11 | Loon on 300 mm Albany: c-couplers, multilayer low-loss routing | IBM | C[11] |
| 2026-02 | Wafer-scale package: >500 qubits per 3-inch sapphire die, readout 97.5% median (n=54) | OQC | P[3] |
| 2026-05 | Anderon, pure-play 300 mm quantum foundry: 1 B CHIPS + 1 B IBM | IBM / US DoC | G[4] |
Dominant error term: coherent frequency error — spread, collisions, drift. TLS-limited T1 is what the process cannot remove.
Manufacturing, materials & supply chain
Dolan-bridge shadow evaporation still produces most published qubits; the CMOS route means 193i patterning, RIE, Nb wiring, TSVs, bump bonds. Its advantage is statistics and throughput, not coherence: imec's median T1 matches e-beam devices, its metrology does not. Trade press claims ~30× device output versus 200 mm; IBM's release states no multiple P[8]. Tooling is unremarkable, so the scarce asset is recipe and trimming capability; single points of failure are refrigerator capacity, high-resistivity silicon and sapphire, and Nb etch expertise shared with the SFQ chain. Cost per wafer is not quotable. Export exposure is indirect: the BIS rule of 2024-09-06 controls cryogenic wafer probers (3B904), sub-4.5 K cryogenic electronics (3A901) and ≥34-qubit machines (4A906), but no ECCN names junction lithography G[10].
Control, readout & I/O burden
No control or readout of its own; it sets the ceiling others hit, through escape density and frequency targeting. OQC's package is the current bound: >500 qubits on one die, out-of-plane coax, no wire bonds, 56 nine-to-one readout multiplexing cells — and no per-qubit control lines as measured P[3], so it is a packaging result, not a processor. At 10³ per die the constraint is collisions; at 10⁴ escape density and routing, what Loon targets C[11]; at 10⁶ no fabricated design exists.
Role in the stack
Root node of the superconducting family: it requires nothing upstream and provides for transmon, fluxonium and the rf-SQUID flux qubit, plus long-range c-couplers, millikelvin SFQ control, flux-DAC multiplexing, multi-chip modules with l-couplers, and cryogenic microwave links. Paths served: transmon, bosonic cat/GKP, dual-rail erasure, annealing. It replaces 3D integration in the planar-versus-stacked trade. Fan-in is zero, so it is no hub, yet its fan-out is the family's widest and every downstream node inherits its spread and yield. It adds nothing to the derived clock (derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset, 0.65 µs on the superconducting path) but bounds how many qubits reach it.
Verification (QCVV)
Frequency is predicted from junction resistance via Ambegaokar–Baratoff, then confirmed spectroscopically after packaging, so the statistic that matters is Rn RSD — published by nobody except imec D[1]. RB, XEB and cycle benchmarking measure a calibrated lattice, blind to dies discarded and pre-trim collision rates. ABAA's 97.4% is a targeting-success rate from an optimised study, not a worst-case bound D[2]. OQC's numbers are sub-sampled: readout over 54 of >500 sites, 105/108 operational on the characterised subset P[3]. Conflict: the quoted "~100 µs median" resolves to T1 ~97 µs and T2e ~129 µs, reported separately.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Anderon | supplier | US | Proposed pure-play 300 mm quantum wafer foundry | G[4] |
| IBM | developer | US | Fabricates Nighthawk and Loon on 300 mm Albany | C[11] |
| imec | research | BE | 300 mm optical-litho transmons, published yield | D[1] |
| Rigetti | developer | US | ABAA junction trimming on its own line | D[2] |
| OQC | developer | UK | Wafer-scale package, >500 qubits per die | P[3] |
| GlobalFoundries | supplier | US | $375 M CHIPS LOI, multi-modality foundry | G[5] |
| US Dept of Commerce | regulator | US | CHIPS letters of intent, $2.013 B | G[5] |
Money.
- 2026-05-21 · Anderon · CHIPS LOI plus IBM equity · 1 B CHIPS + 1 B IBM cash and IP · US Dept of Commerce · within $2.013 B across nine firms · LOI, unexecuted G[4]G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · CHIPS LOI, multi-modality foundry · $375 M · US Dept of Commerce · — · LOI G[5]
- 2026-06-02 · IBM · commitment, quantum overall · >$10 B / 5 yr · — · announced C[6]
- 2026-08-26 · IBM · HRL acquisition completed, naming an Anderon collaboration · undisclosed · — · completed C[7]
Market & supply chain. No merchant superconducting-qubit foundry operates as of 4 Sep 2026: every 300 mm line with published qubit data is captive (IBM Albany, Google Santa Barbara P[9]) or a research pilot (imec), and the proposed merchant line is funded by its prospective customers' largest competitor. Binding scarcities are refrigerator capacity and process know-how, not tools; unit economics are not quotable. G3 and G4 pay directly, G7 indirectly; G1, G2, G5, G6 fund nothing.
IP & standards. PatSnap counts to 2026-06-30 give IBM 783 and Google 357 families in superconducting devices (IPC H10N 60) PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G[15]. No patent family specific to 300 mm junction lithography carries a named assignee and year; no standards body governs these processes.
Roadmaps & track record. Anderon (promised 2026-05-21 · foundry serving vendors worldwide · status 2026-09-03: LOI only, yet IBM's 2026-08-26 release calls it "its quantum wafer foundry") G[4]C[7]. Rigetti/ABAA (2024-08 · production frequency targeting · in use under the 108-qubit product, whose 99.5% two-qubit target slipped to "later 2026") D[2]C[14]. IBM's fabrication milestones land on schedule; its merchant-access promise has no record.
Strategic reading. If 300 mm superconducting fab scales, IBM wins twice — vertically integrated, and landlord to everyone else's capacity. Fabless vendors win only with a neutral foundry, which does not exist. Losers are vendors whose differentiator is fabrication skill, not architecture. The threat is capture, not substitution: every superconducting path needs this node, and equipment suppliers have no bargaining power against its owner.
Open niche: a small QCVV/SFQ research company can plug in at the measurement nobody publishes — cross-line frequency targeting and collision statistics. Verifying ABAA-class claims and comparing Rn RSD across foundries needs metrology, not fab access.
Outlook & open questions
Confirm by end-2027 if Anderon executes definitive CHIPS documents and fabricates for a named non-IBM customer; demote the merchant-foundry framing if only IBM designs emerge. Best case by 2029: two or more independent 300 mm lines with published cross-foundry uniformity and post-trim residuals below 1% frequency RSD. Worst case: Anderon stays captive. Open questions: does any line publish post-trim collision yield; can epitaxial barriers lift median T1 above 200 µs; does a merchant European or Asian line emerge?
Sources
[1] Van Damme, Massar, Acharya, Ivanov, Perez Lozano, Potočnik, De Greve et al. (imec / KU Leuven) · "Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers" · Nature 634, 74–79 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 D
[2] Pappas, Field, Kopas et al. (Rigetti) · "Alternating-bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions" · Communications Materials 5, 150 · 2024-08-12 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z D
[3] Kennedy, Ahmad, Armstrong, … Shelly (Oxford Quantum Circuits) · "Design and operation of wafer-scale packages containing >500 superconducting qubits" · arXiv:2602.12773 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.12773 P
[4] IBM · "IBM and U.S. Department of Commerce announce America's first purpose-built quantum foundry, supported by proposed $1 billion CHIPS award" · 2026-05-21 · https://newsroom.ibm.com/ibm-and-u-s-department-of-commerce-announce-americas-first-purpose-built-quantum-foundry C
[5] US Dept of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent, nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[6] IBM · "$10 billion investment FAQ" · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
[7] IBM · "IBM completes acquisition of HRL Laboratories" · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum C
[8] Tom's Hardware · "IBM spins off America's first quantum chip foundry with $2 billion in federal and private funding" · 2026-05 · https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding P
[9] Santa Barbara Independent · "Google buys 83,000-square-foot campus in Goleta for $32.5M" · 2026-08-24 · https://www.independent.com/2026/08/24/google-buys-83000-square-foot-campus-in-goleta-for-32-5m/ P
[10] US BIS · Interim final rule, Commerce Control List additions: quantum computing items (ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[11] IBM · "IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs" (Nighthawk, Loon, 300 mm Albany) · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[12] IQM · Nasdaq and Helsinki listing release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/ C
[13] OQC · Series C, £260 M · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c C
[14] Rigetti · General availability of the 108-qubit Cepheus-1 system · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system C
[15] PatSnap (secondary database) · quantum patent-family counts to 2026-06-30, superconducting devices IPC H10N 60 · 2026-06-30 · https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ P
Open verification items
- Anderon's contractual status: IBM's 2026-05-21 release states an LOI subject to execution of definitive documents; no execution confirmed by 4 Sep 2026, yet IBM's 2026-08-26 HRL release already calls Anderon "its quantum wafer foundry".
- "≈30× device output versus 200 mm" appears only in trade press [8]; IBM's own release states no multiple.
- No per-wafer or per-qubit cost figure exists for any 300 mm superconducting-qubit line.
- No dated patent family specific to Nb/Al junction lithography at 300 mm was found; the PatSnap H10N 60 counts are portfolio-wide and carried by no public URL of their own.
- Google's Goleta purchase is not stated to be fab capacity; the fab reading is inferential.
- imec's 300 mm devices use Al/AlOx/Al overlap junctions; whether that line's Nb wiring stack matches IBM's approach is not established by the sources consulted.
Литография сверхпроводниковых кубитов (переходы Nb/Al, 300 мм)
Литография переходов на 300 мм и последующая подгонка задают разброс частот, который наследует каждый сверхпроводниковый путь платформы.
Вердикт. Реально: оптическая литография на 300 мм даёт 393/400 работоспособных кубитов при разбросе сопротивления переходов ~8%; подгонка выводит на цель 97.4%. Anderon — пока лишь письмо о намерениях: понизить, если к концу 2027 г. не отгружена ни одна пластина стороннему по отношению к IBM заказчику.
Λ = коэффициент подавления ошибок на шаг кодового расстояния; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (этап A — концепция → B — план НИОКР → C — государственная V&V); G1–G7 = классы целей отчёта (см. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Джозефсоновский переход — это два сверхпроводника, разделённые оксидным барьером толщиной ~1–2 нм, площадь и степень окисления которого фиксируют критический ток, а значит, и частоту кубита. Данный узел — техпроцесс, формирующий такие переходы и их ниобиевую разводку в масштабе пластины, а не сам кубит. Происхождение: электронно-лучевые переходы Al/AlOx/Al по методу мостика Долана из трансмона 2007 года (Koch et al., Yale), затем иммерсионная литография 193 нм и травление на линиях CMOS D[1].
Координаты. Сродство к носителю 1.0 — полностью изготавливаемый объект: сам производственный шаг, без носителя, подвижности, считывания и управления. Производство — ниобиевая разводка и переходы Al/AlOx на кремнии или сапфире 200→300 мм; ошибка, передаваемая ниже по стеку, когерентна (смещение частоты, коллизия), а не стохастична.
Физика и пределы
Соотношение Амбегаокара — Баратоффа связывает критический ток с сопротивлением в нормальном состоянии, а f01≈(√8EJEC-EC)/h, поэтому разброс Rn доходит до частоты с половинным весом. imec измерила ~8% относительного СКО (RSD) сопротивления переходов по 300-мм пластине (7,872 тестовые структуры), ~4% в пределах кристалла и 5–7% RSD по частоте кубита D[1]. Это проблема решётки, а не отдельного прибора: соседи с фиксированной частотой обязаны обходить окна коллизий шириной в десятки МГц на кубите ~5 ГГц, поэтому разброс 5% (≈250 МГц, 1σ) в масштабе решётки не оставляет никакого бесколлизионного выхода годных. Подгонка здесь — предварительное условие, а не оптимизация: отжиг с поддержкой знакопеременным смещением (ABAA) меняет сопротивление перехода более чем на 70% и выводит на цель 97.4% переходов D[2].
Второй пол — диэлектрические потери: аморфный AlOx и межслойные оксиды содержат двухуровневые системы (TLS), ограничивающие T1 на уровне от десятков до низких сотен мкс. Приборы imec на 300 мм дают медианное T1 75 мкс, лучшее 161 мкс, лучшее T2e 245 мкс — при градиенте 42–113 мкс от центра пластины к краю, который является сигнатурой процесса, а не разбросом D[1]. TLS дрейфуют на масштабе часов, а всплески квазичастиц задают пол, до которого литография не дотягивается DG. Сдвигают его: эпитаксиальные барьеры, базовый металл Ta/Nb, перестраиваемые элементы связи (каплеры).
Инженерное состояние (state of the art)
Лучший результат на настоящей 300-мм линии CMOS: работоспособны 393 кубита из 400 D[1] — но при указанном выше разбросе частот, так что подгонка или перестраиваемость ниже по стеку всё равно необходимы.
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2024-08 | Подгонка ABAA: 97.4% попаданий в цель, диапазон перестройки >70% | Rigetti | D[2] |
| 2024-09 | Трансмоны оптической литографии на 300 мм: 393/400 работоспособны, медианное T1 75 мкс, RSD Rn 8% | imec | D[1] |
| 2025-11 | Loon на 300-мм линии в Albany: c-каплеры, многослойная малопотерьная разводка | IBM | C[11] |
| 2026-02 | Корпус масштаба пластины: >500 кубитов на 3-дюймовом сапфировом кристалле, медиана считывания 97.5% (n=54) | OQC | P[3] |
| 2026-05 | Anderon, специализированная 300-мм квантовая фабрика: 1 B по CHIPS + 1 B от IBM | IBM / US DoC | G[4] |
Доминирующее слагаемое ошибки — когерентная ошибка частоты: разброс, коллизии, дрейф. Ограниченное TLS время T1 — то, что техпроцесс убрать не может.
Производство, материалы и цепочка поставок
Большинство опубликованных кубитов до сих пор изготавливается теневым напылением через мостик Долана; маршрут CMOS означает литографию 193i, реактивное ионное травление, ниобиевую разводку, сквозные отверстия TSV и столбиковые соединения. Его преимущество — статистика и производительность, а не когерентность: медианное T1 у imec соответствует приборам электронно-лучевой литографии, её метрология — нет. Отраслевая пресса называет прирост выпуска приборов примерно в 30× по сравнению с 200 мм; в собственном релизе IBM никакого множителя не приводится P[8]. Оборудование ничем не примечательно, поэтому дефицитный актив — рецепт процесса и способность к подгонке; единые точки отказа — мощности по криостатам, высокоомный кремний и сапфир, а также экспертиза травления ниобия, общая с цепочкой SFQ. Стоимость пластины назвать нельзя. Экспортная уязвимость косвенная: правило BIS от 2024-09-06 контролирует криогенные зондовые установки для пластин (3B904), криогенную электронику ниже 4.5 K (3A901) и машины на ≥34 кубита (4A906), но литографию переходов не называет ни один ECCN G[10].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Собственных управления и считывания у узла нет; он задаёт потолок, в который упираются другие, — через плотность вывода трасс (escape density) и точность попадания в частоту. Текущую границу задаёт корпус OQC: >500 кубитов на одном кристалле, коаксиальные выводы из плоскости, ни одной проволочной разварки, 56 ячеек мультиплексирования считывания «девять в один» — и, в той конфигурации, в которой велись измерения, ни одной индивидуальной линии управления на кубит P[3], так что это результат по корпусированию, а не процессор. При 10³ на кристалл ограничением являются коллизии; при 10⁴ — плотность вывода и разводка, на что и нацелен Loon C[11]; при 10⁶ изготовленного проекта не существует.
Роль в стеке
Корневой узел сверхпроводникового семейства: сверху он не требует ничего и обеспечивает трансмон, флаксониум и потоковый кубит на rf-SQUID, а также c-каплеры дальнего действия, управление SFQ при милликельвиновых температурах, мультиплексирование потоковыми ЦАП (flux-DAC), многокристальные модули с l-каплерами и криогенные СВЧ-линии связи. Обслуживаемые пути платформы: трансмон, бозонные кот-коды/GKP, двухрельсовое стирание (erasure), отжиг. В компромиссе «планарная структура против стека» он замещает трёхмерную интеграцию. Входящая степень связности равна нулю, так что хабом он не является, зато его исходящая степень — самая широкая в семействе, и каждый нижележащий узел наследует его разброс и его выход годных. В производный такт он ничего не добавляет (производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс, 0.65 µs на сверхпроводниковом пути), но ограничивает, сколько кубитов до этого такта доберётся.
Верификация (QCVV)
Частота предсказывается по сопротивлению перехода через соотношение Амбегаокара — Баратоффа и затем подтверждается спектроскопически после корпусирования, поэтому значимой статистикой является RSD величины Rn — которую не публикует никто, кроме imec D[1]. RB, XEB и cycle benchmarking измеряют уже откалиброванную решётку и слепы к отбракованным кристаллам и к частоте коллизий до подгонки. Величина 97.4% у ABAA — это доля успешных попаданий в цель в оптимизированном исследовании, а не оценка худшего случая D[2]. Цифры OQC получены на подвыборке: считывание по 54 позициям из более чем 500, 105/108 работоспособны на охарактеризованном подмножестве P[3]. Противоречие: приводимая «медиана ~100 мкс» разлагается на T1 ~97 мкс и T2e ~129 мкс, сообщённые по отдельности.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Anderon | поставщик | США | Предлагаемая специализированная 300-мм квантовая фабрика пластин | G[4] |
| IBM | разработчик | США | Изготавливает Nighthawk и Loon на 300-мм линии в Albany | C[11] |
| imec | исследования | Бельгия | Трансмоны оптической литографии на 300 мм, опубликованный выход годных | D[1] |
| Rigetti | разработчик | США | Подгонка переходов методом ABAA на собственной линии | D[2] |
| OQC | разработчик | Великобритания | Корпус масштаба пластины, >500 кубитов на кристалл | P[3] |
| GlobalFoundries | поставщик | США | Письмо о намерениях по CHIPS на $375 M, мультимодальная фабрика | G[5] |
| US Dept of Commerce | регулятор | США | Письма о намерениях по CHIPS, $2.013 B | G[5] |
Деньги.
- 2026-05-21 · Anderon · письмо о намерениях по CHIPS плюс доля IBM · 1 B по CHIPS + 1 B от IBM деньгами и ИС · US Dept of Commerce · в рамках $2.013 B на девять компаний · письмо о намерениях, не исполнено G[4]G
- 2026-05-21 · GlobalFoundries · письмо о намерениях по CHIPS, мультимодальная фабрика · $375 M · US Dept of Commerce · — · письмо о намерениях G[5]
- 2026-06-02 · IBM · обязательство по квантовому направлению в целом · >$10 B за 5 лет · — · объявлено C[6]
- 2026-08-26 · IBM · завершено поглощение HRL с упоминанием сотрудничества с Anderon · сумма не раскрыта · — · завершено C[7]
Рынок и цепочка поставок. По состоянию на 4 сентября 2026 г. ни одна коммерческая (merchant) фабрика сверхпроводниковых кубитов не работает: каждая 300-мм линия с опубликованными кубитными данными является либо кэптивной (IBM Albany, Google Santa Barbara P[9]), либо исследовательским пилотом (imec), а предполагаемая коммерческая линия финансируется крупнейшим конкурентом своих будущих заказчиков. Связывающие дефициты — мощности по криостатам и технологическое ноу-хау, а не оборудование; удельную экономику назвать нельзя. Напрямую оплачивают G3 и G4, косвенно — G7; G1, G2, G5 и G6 не финансируют ничего.
ИС и стандарты. По подсчётам PatSnap на 2026-06-30 у IBM 783, а у Google 357 патентных семейств в области сверхпроводниковых приборов (МПК H10N 60) PG established / general fact — a linked chip opens the dated primary source">G[15]. Ни одно патентное семейство, специфичное именно для литографии переходов на 300 мм, не имеет названного правообладателя и года; никакой орган по стандартизации эти процессы не регулирует.
Дорожные карты и послужной список. Anderon (обещано 2026-05-21 · фабрика, обслуживающая вендоров по всему миру · статус на 2026-09-03: только письмо о намерениях, при том что релиз IBM от 2026-08-26 уже называет её «своей квантовой фабрикой пластин») G[4]C[7]. Rigetti/ABAA (2024-08 · серийное попадание в целевую частоту · применяется в 108-кубитном продукте, у которого целевой показатель двухкубитной точности 99.5% сдвинулся на «более поздний период 2026 года») D[2]C[14]. Производственные вехи IBM выдерживаются по срокам; у её обещания открытого коммерческого доступа послужного списка нет.
Стратегическое прочтение. Если 300-мм производство сверхпроводниковых кубитов масштабируется, IBM выигрывает дважды: как вертикально интегрированный игрок и как арендодатель мощностей для всех остальных. Fabless-вендоры выигрывают лишь при наличии нейтральной фабрики, которой не существует. Проигрывают те вендоры, чьё отличие — мастерство изготовления, а не архитектура. Угроза здесь — захват, а не замещение: этот узел нужен каждому сверхпроводниковому пути платформы, и у поставщиков оборудования нет переговорной силы против его владельца.
Открытая ниша: небольшая исследовательская компания в области QCVV/SFQ может встроиться там, где измерений не публикует никто, — межлинейная статистика попадания в частоту и статистика коллизий. Чтобы проверять заявления класса ABAA и сравнивать RSD величины Rn между фабриками, нужна метрология, а не доступ к производству.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к концу 2027 г., если Anderon подпишет окончательные документы по CHIPS и изготовит продукцию для названного заказчика, не являющегося IBM; понизить трактовку «коммерческая фабрика», если появятся только проекты IBM. Лучший случай к 2029 г.: две и более независимых 300-мм линии с опубликованной межфабричной однородностью и остаточным разбросом частоты после подгонки ниже 1% RSD. Худший случай: Anderon остаётся кэптивной. Открытые вопросы: опубликует ли хоть одна линия выход годных по коллизиям после подгонки; способны ли эпитаксиальные барьеры поднять медианное T1 выше 200 мкс; появится ли коммерческая линия в Европе или Азии?
Источники
[1] Van Damme, Massar, Acharya, Ivanov, Perez Lozano, Potočnik, De Greve et al. (imec / KU Leuven) · "Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers" · Nature 634, 74–79 · 2024-09-18 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07941-9 D
[2] Pappas, Field, Kopas et al. (Rigetti) · "Alternating-bias assisted annealing of amorphous oxide tunnel junctions" · Communications Materials 5, 150 · 2024-08-12 · https://www.nature.com/articles/s43246-024-00596-z D
[3] Kennedy, Ahmad, Armstrong, … Shelly (Oxford Quantum Circuits) · "Design and operation of wafer-scale packages containing >500 superconducting qubits" · arXiv:2602.12773 · 2026-02 · https://arxiv.org/abs/2602.12773 P
[4] IBM · "IBM and U.S. Department of Commerce announce America's first purpose-built quantum foundry, supported by proposed $1 billion CHIPS award" · 2026-05-21 · https://newsroom.ibm.com/ibm-and-u-s-department-of-commerce-announce-americas-first-purpose-built-quantum-foundry C
[5] US Dept of Commerce / NIST · CHIPS letters of intent, nine companies, $2.013 B · 2026-05-21 · https://www.nist.gov/news-events/news/2026/05/department-commerce-announces-letters-intent-9-companies-2-billion G
[6] IBM · "$10 billion investment FAQ" · 2026-06-02 · https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq C
[7] IBM · "IBM completes acquisition of HRL Laboratories" · 2026-08-26 · https://newsroom.ibm.com/2026-08-26-ibm-completes-acquisition-of-hrl-laboratories-to-accelerate-the-future-of-quantum C
[8] Tom's Hardware · "IBM spins off America's first quantum chip foundry with $2 billion in federal and private funding" · 2026-05 · https://www.tomshardware.com/tech-industry/quantum-computing/ibm-spins-off-americas-first-quantum-chip-foundry-with-2-billion-in-federal-and-private-funding P
[9] Santa Barbara Independent · "Google buys 83,000-square-foot campus in Goleta for $32.5M" · 2026-08-24 · https://www.independent.com/2026/08/24/google-buys-83000-square-foot-campus-in-goleta-for-32-5m/ P
[10] US BIS · Interim final rule, Commerce Control List additions: quantum computing items (ECCNs 3A901, 3A904, 3B904, 4A906) · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/commerce-control-list-additions-and-revisions-implementation-of-controls-on-advanced-technologies-consistent G
[11] IBM · "IBM delivers new quantum processors, software, and algorithm breakthroughs" (Nighthawk, Loon, 300 mm Albany) · 2025-11-12 · https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance C
[12] IQM · Nasdaq and Helsinki listing release · 2026-07-02 · https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/ C
[13] OQC · Series C, £260 M · 2026-06-03 · https://oqc.tech/company/newsroom/series-c C
[14] Rigetti · General availability of the 108-qubit Cepheus-1 system · 2026-04-07 · https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system C
[15] PatSnap (secondary database) · quantum patent-family counts to 2026-06-30, superconducting devices IPC H10N 60 · 2026-06-30 · https://www.patsnap.com/resources/blog/articles/quantum-error-correction-patent-landscape-2026/ P
Открытые пункты верификации
- Договорный статус Anderon: релиз IBM от 2026-05-21 говорит о письме о намерениях, обусловленном подписанием окончательных документов; подписание по состоянию на 4 сентября 2026 г. не подтверждено, при этом релиз IBM по HRL от 2026-08-26 уже называет Anderon «своей квантовой фабрикой пластин».
- Формулировка «≈30× выпуска приборов по сравнению с 200 мм» встречается только в отраслевой прессе [8]; в собственном релизе IBM никакого множителя нет.
- Ни для одной 300-мм линии сверхпроводниковых кубитов не существует цифры стоимости на пластину или на кубит.
- Датированного патентного семейства, специфичного именно для литографии переходов Nb/Al на 300 мм, не найдено; подсчёты PatSnap по H10N 60 относятся к портфелю в целом и не имеют собственного публичного URL.
- Нигде не сказано, что покупка Google в Goleta — это производственные мощности; прочтение «фабрика» является выводом по косвенным признакам.
- Приборы imec на 300 мм используют перекрывающиеся переходы Al/AlOx/Al; соответствует ли ниобиевый стек разводки этой линии подходу IBM, из рассмотренных источников не установлено.
Surface-electrode ion-trap microfabrication
Planar RF/DC electrode chips that confine and shuttle ions, built on MEMS lines or, increasingly, on merchant semiconductor foundry wafers.
Verdict. Falsifiable — if no vendor publishes wafer-level heating or yield data by end-2027, trap fabrication stays craft, and Sol/Apollo schedule risk sits in signal count and packaging, not gate physics.
"Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics)."
Identity & lineage
A surface-electrode trap flattens the Paul trap into one lithographic plane — electrodes side by side, the ion held tens of micrometres above — so trap geometry becomes mask layout. NIST demonstrated it in 2006, holding ²⁴Mg⁺ about 40 µm above planar gold and measuring the heating rate directly D[1]. It is the layer beneath the ion carrier: it fixes electrode count, zone and junction geometry, and the surface chemistry above it.
Coordinates: carrier affinity a = 0.0, fully fabricated. Manufacturing g = MEMS lithography moving onto merchant 6–12-inch semiconductor lines C[7].
Physics & limits
The floor is anomalous field noise from the electrode surface, not lithographic resolution. Over ion heights of 30–3,000 µm it falls roughly as d⁻⁴ D[15]: halving the height to pack zones costs ~16× in heating. Heating becomes gate error, since entangling gates ride a shared motional mode for tens to hundreds of microseconds, and forces re-cooling between transport steps. The noise is an adsorbate layer, not a bulk property: cooling gold traps to 6 K suppressed heating ~7 orders of magnitude D[5]; argon-ion bombardment cut it 100-fold on an already-clean trap D[6]. The error structure the code sees is coherent and correlated — stray charge on dielectric gaps gives micromotion and phase drift shared across a zone, and one open electrode kills that zone. What moves the floor: niobium electrodes, in-vacuum cleaning, shielded dielectric, cryogenics by default.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2006 | ²⁴Mg⁺ ~40 µm above planar gold; heating first measured | NIST | D[1] |
| 2012 | 100× field-noise reduction, in-situ argon-ion cleaning | NIST | D[6] |
| 2025-10 | 2Q error 8.4×10⁻⁵, laser-free, commercial-fab chip | Oxford Ionics | D[2] |
| 2025-11 | 1,228 electrodes, 273 independent signals, 8 zones | Quantinuum | D[3] |
Helios's chip is the largest fielded trap; most groups still run bespoke traps of tens to ~100 electrodes. Nobody publishes yield, defect rate or cost per trap, so the layer has no public quality metric, and measured error stays dominated by heating, micromotion and calibration load, not lithographic defects.
Manufacturing, materials & supply chain
Two lineages. Research MEMS lines (Sandia's MESA complex, GTRI, university cleanrooms) put gold or niobium on sapphire, fused silica or oxidised silicon at one-off volumes G[11]. The live shift is merchant fabrication: Infineon's Villach platform runs 6–12-inch wafers with anodic bonding for Oxford Ionics, eleQtron C[9], Innsbruck and ETH Zurich; its Gen-3 out-of-plane electrodes claim ~10× confinement with no heating rate published C[7]. Honeywell fabricates Quantinuum's traps captively, Sol's grid trap included R[8]; IonQ closed SkyWater on 2026-07-31 for design, fabrication and packaging on US lines C[4]. Infineon is the single point of failure: one merchant fab, several vendors, no second source named. Export exposure is mild — the 2024-09-06 BIS rule enumerates quantum computers (4A906) and sub-4.5 K electronics (3A901), but no ECCN names traps G[17].
Control, readout & I/O burden
The trap sets the wiring floor before any optical or microwave line exists: 273 independent signals for 98 ions, 2.8 per qubit, for confinement and transport alone D[3], each a DAC channel, filter and feedthrough. At that ratio 10³ ions needs ~3,000 DC lines, past practical feedthrough counts, and 10⁶ is impossible without switching under the trap. The published escape is on-chip switching: Oxford Ionics' WISE drives 1,000 fully connected ions from ~200 sources, with no chip built and no dissipation budget S[16].
Role in the stack
This layer underlies both ion paths — QCCD laser gates (Quantinuum, AQT) and electronic gates with chip control (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art P[12]) — providing the carrier, the junction and grid geometry, and traces for chip-integrated microwave control. It replaces bespoke MEMS with foundry fabrication, priced in design-rule and UHV qualification and re-measured heating, not physics. Its clock contribution is indirect and large: derived clock = sum of the syndrome round: gate layers + transport + readout + reset, and transport is 9.0 ms of a 9.7 ms ion round — a ~70 µs gate against it, transport near 60% of H2 runtime D[3] — so zone count and junction quality buy more clock than gate speed. No neighbouring empty slot in the technology graph.
Verification (QCVV)
Electrode and signal counts are vendor-reported and unaudited. Heating is published per trap at one operating point, never as a wafer or batch distribution, and no vendor discloses yield. The 8.4×10⁻⁵ gate is a two-ion measurement without ground-state cooling, not a fleet average, unreplicated externally as of 4 Sep 2026 D[2]. No dated dispute between vendors over fabrication claims was found.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | developer | US | Owns trap design house and a US foundry | C[4] |
| Oxford Ionics | developer | UK | Electronic-gate trap chips on commercial fab lines | D[2] |
| Infineon Technologies | supplier | Austria | Merchant trap fab, Villach, 6–12-inch wafers | C[7] |
| SkyWater Technology | supplier | US | US foundry, eight quantum customers, IonQ-owned | G[10] |
| Quantinuum | developer | US | Fields the 1,228-electrode trap; Sol in validation | D[3] |
Money.
- 2025-09-17 · IonQ · M&A (Oxford Ionics) · $1.075 B · — · closed G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A (SkyWater) · ~1.8 B (15.00 cash + 0.4883 IonQ shares per share) · — · closed C[4]G
- 2025-12-28 · SkyWater · FY2025 revenue · $442.1 M, 19.7% GAAP margin, quantum +30% YoY · filed G[10]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B (IonQ, Quantinuum of eleven) · ≤$15 M each · announced G[13]G
Market & supply chain. Enabling equipment is ordinary semiconductor capital plus UHV parts, none concentrated; concentration sits in the fab — Infineon merchant, Honeywell captive, Sandia research-only, plus an IonQ–Sandia co-design MOU on 2026-08-04 C[14]. Trap unit economics are unpublished; the nearest number is SkyWater's 19.7% gross margin on $442.1 M G[10]. G3 and G4 pay for this layer, G7 for rack modules.
IP & standards. PatSnap's 2026 review names MIT Lincoln Laboratory's chip-integrated voltage-source and photonics families (2016, 2019) and ETH Zurich's cryogenic co-fabricated optics (2020) as core integration IP, with no count isolated to trap fabrication P[18]. The key wiring architecture is published, not fenced S[16]; no litigation, no acceptance standard.
Roadmaps & track record. Quantinuum: Sol on a Honeywell-fabricated grid trap (promised 2024-09-10 · for 2027 · in validation as of 2026-09-03) R[8]; Helios shipped on time, so fab-linked credibility is good. IonQ: SkyWater (promised 2026-01-26 · for Q2–Q3 2026 · closed 2026-07-31) C[4], but 10,000 ions on one chip in 2027 rests on no published 2D-trap heating or yield data, and the 2020 roadmap missed its 2026 count ~40×.
Strategic reading. If foundry fabrication works, the differentiator moves off trap craft onto control electronics, packaging and codes. Winners: IonQ, which removes a fab dependency; Quantinuum, already captive-supplied; Infineon, which gains everyone else's volume. Losers: national-lab lines lose their monopoly. The substitution threat is not a rival trap but the clock — fabrication cannot fix a layer time 10³–10⁵× slower than superconducting unless it multiplies zones. Power sits with the fab; IonQ bought one, and carries its ~20% margin.
Open niche: Trap fabrication is capital-locked, but its metrology is empty: nobody publishes heating distributions across a wafer, electrode-defect statistics, or a replication of the 8.4×10⁻⁵ gate on a second chip. A batch-level acceptance protocol — heating and micromotion as a wafer-acceptance test reporting a distribution, not a best-die number — needs no fab.
Outlook & open questions
Confirm or demote by end-2027: does a SkyWater-fabricated trap hold ions in a shipped system; does Sol validate on schedule at 1,200+ electrodes in 2D; does anyone publish a yield or per-wafer heating distribution. Best case 2029: merchant trap wafers with published acceptance data and switching that cuts signals per ion five-fold. Worst case: electrode counts plateau near 10³ because feedthroughs and DAC channels are the wall, and tighter 2D geometry raises heating enough to push Apollo right. Open questions: does a 2D grid keep the linear trap's heating rate; can switching run at 4 K inside a dissipation budget; will Infineon stay merchant.
Sources
[1] Seidelin, Chiaverini et al. (NIST) · "Microfabricated surface-electrode ion trap for scalable quantum information processing" · arXiv/PRL · 2006-01 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0601173 D
[2] Oxford Ionics / IonQ · Two-qubit gate error 8.4×10⁻⁵ with electronic (laser-free) gates · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[3] Quantinuum · "Helios" system paper (1,228 electrodes, 273 signals, 8 zones) · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[4] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[5] Labaziewicz et al. (MIT) · "Suppression of heating rates in cryogenic surface-electrode ion traps" · Phys. Rev. Lett. 100, 013001 · 2008 · https://arxiv.org/abs/0706.3763 D
[6] Hite et al. (NIST) · "100-fold reduction of electric-field noise in an ion trap cleaned with in situ argon-ion-beam bombardment" · Phys. Rev. Lett. 109, 103001 · 2012 · https://arxiv.org/abs/1112.5419 D
[7] Infineon Technologies · Trapped-ion QPU platform, Villach (6–12-inch wafers, anodic bonding, Gen-3 out-of-plane electrodes; users eleQtron, Oxford Ionics, Innsbruck, ETH; Quantinuum partnership 2024-11-19) · company page · accessed 2026-09-03 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[8] Quantinuum · Accelerated roadmap to fault tolerance (Sol 2027, Apollo 2029) · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[9] eleQtron · €57 M Series A · company newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[10] SkyWater Technology · Q4 and full fiscal year 2025 results (EX-99.1) · SEC EDGAR · 2026-02-26 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1819974/000181997426000005/skyt-20251228xex991.htm G
[11] Sandia National Laboratories · Sandia–Quantinuum CRADA renewal; MESA photonics for trapped ions · Sandia Lab News · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/ G
[12] Quantum Computing Report · "Quantum Art Extends Series A to $140M" · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[14] IonQ · "IonQ and Sandia National Laboratories Sign MOU to Accelerate Quantum Co-Design" · company newsroom · 2026-08-04 · https://www.ionq.com/news/ionq-and-sandia-national-laboratories-sign-mou-to-accelerate-quantum-co-design-for-national-security-applications C
[15] Brownnutt, Kumph, Rabl, Blatt · "Ion-trap measurements of electric-field noise near surfaces" · Rev. Mod. Phys. 87, 1419 · 2015 (arXiv 2014-09-23) · https://arxiv.org/abs/1409.6572 D
[16] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · "How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer" (WISE) · PRX Quantum 4, 040313 · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[17] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[18] PatSnap Eureka · "Trapped Ion Quantum Computing 2026" patent review · database blog · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ P
Open verification items
- Trap electrode yield, defect rate and cost per trap: not published by IonQ, Quantinuum, Infineon, AQT or eleQtron as of 2026-09-04.
- Whether Infineon fabricated the specific chip behind the 8.4×10⁻⁵ result: neither the Infineon platform page nor the preprint says so; the Oxford Ionics–Infineon link is asserted at company level only.
- No published heating rate for Infineon's Gen-3 out-of-plane electrodes; the ~10× confinement figure is unverified by measurement.
- Independent replication of the 8.4×10⁻⁵ electronic two-qubit gate: none found as of 2026-09-04.
- Whether a bare ion-trap die falls under ECCN 4A906 or outside the enumerated categories: the rule does not name traps and no BIS advisory opinion was found.
Микрофабрикация ионных ловушек с планарными электродами
Планарные чипы с РЧ/DC-электродами, удерживающие и перемещающие ионы; изготавливаются на MEMS-линиях или, всё чаще, на пластинах коммерческих полупроводниковых фабрик (foundry).
Вердикт. Фальсифицируемо — если до конца 2027 г. ни один поставщик не опубликует данные по нагреву или выходу годных на уровне пластины, изготовление ловушек останется ремеслом, а риск срыва графика Sol/Apollo будет лежать в числе сигналов и корпусировании, а не в физике гейтов.
"Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»)."
Идентичность и происхождение
Ловушка с планарными электродами разворачивает ловушку Пауля в одну литографическую плоскость — электроды лежат рядом друг с другом, ион удерживается на высоте в десятки микрометров над ними, — так что геометрия ловушки сводится к топологии маски. NIST продемонстрировал её в 2006 г., удерживая ²⁴Mg⁺ примерно в 40 µm над планарным золотом и напрямую измерив скорость нагрева D[1]. Это слой под ионным носителем: он фиксирует число электродов, геометрию зон и переходов, а также химию поверхности над собой.
Координаты: сродство к носителю a = 0.0, слой полностью изготавливаемый. Производство g = MEMS-литография, переходящая на коммерческие полупроводниковые линии 6–12 дюймов C[7].
Физика и пределы
Предел задаёт аномальный шум электрического поля с поверхности электродов, а не литографическое разрешение. В диапазоне высот иона 30–3,000 µm он спадает примерно как d⁻⁴ D[15]: уменьшение высоты вдвое ради более плотной укладки зон обходится в ~16× по нагреву. Нагрев переходит в ошибку гейта, поскольку запутывающие гейты опираются на общую колебательную моду в течение десятков-сотен микросекунд, и вынуждает повторно охлаждать ион между шагами транспорта. Этот шум связан со слоем адсорбата, а не с объёмным свойством материала: охлаждение золотых ловушек до 6 K подавило нагрев примерно на 7 порядков D[5]; бомбардировка ионами аргона снизила его в 100 раз на уже чистой ловушке D[6]. Структура ошибки, которую видит код, когерентна и коррелирована — паразитный заряд на диэлектрических зазорах даёт микродвижение и дрейф фазы, общие для всей зоны, а один оборванный электрод убивает эту зону целиком. Что сдвигает предел: ниобиевые электроды, очистка в вакууме, экранированный диэлектрик, криогеника по умолчанию.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2006 | ²⁴Mg⁺ на высоте ~40 µm над планарным золотом; первое измерение нагрева | NIST | D[1] |
| 2012 | Снижение шума поля в 100×, очистка ионами аргона in situ | NIST | D[6] |
| 2025-10 | Ошибка 2Q 8.4×10⁻⁵, без лазеров, чип коммерческой фабрики | Oxford Ionics | D[2] |
| 2025-11 | 1,228 электродов, 273 независимых сигнала, 8 зон | Quantinuum | D[3] |
Чип Helios — самая крупная ловушка, работающая в составе поставленной системы; большинство групп по-прежнему используют заказные ловушки с десятками — до ~100 — электродов. Никто не публикует выход годных, долю дефектов или стоимость одной ловушки, поэтому у слоя нет публичной метрики качества, а измеряемая ошибка по-прежнему определяется нагревом, микродвижением и нагрузкой калибровки, а не литографическими дефектами.
Производство, материалы и цепочка поставок
Две линии происхождения. Исследовательские MEMS-линии (комплекс MESA в Sandia, GTRI, университетские чистые комнаты) наносят золото или ниобий на сапфир, плавленый кварц или окисленный кремний в штучных объёмах G[11]. Живой сдвиг — коммерческое изготовление: платформа Infineon в Villach обрабатывает пластины 6–12 дюймов с анодным сращиванием для Oxford Ionics, eleQtron C[9], Innsbruck и ETH Zurich; для её электродов Gen-3 с выносом из плоскости заявлено ~10× по удержанию, а скорость нагрева не опубликована C[7]. Honeywell изготавливает ловушки Quantinuum внутри группы, включая сеточную ловушку Sol R[8]; IonQ 2026-07-31 закрыла сделку по SkyWater ради проектирования, изготовления и корпусирования на линиях в США C[4]. Infineon — единая точка отказа: одна коммерческая фабрика, несколько заказчиков, второй источник не назван. Экспортная уязвимость умеренная: правило BIS от 2024-09-06 перечисляет квантовые компьютеры (4A906) и электронику для температур ниже 4.5 K (3A901), но ни один ECCN не называет ловушки G[17].
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Ловушка задаёт нижнюю границу по разводке ещё до того, как появится хоть одна оптическая или СВЧ-линия: 273 независимых сигнала на 98 ионов, 2.8 на кубит, только ради удержания и транспорта D[3], и каждый из них — это канал ЦАП, фильтр и вакуумный ввод. При таком отношении 10³ ионов требуют ~3,000 линий постоянного напряжения, что выходит за практически достижимое число вводов, а 10⁶ невозможны без коммутации под самой ловушкой. Опубликованный выход — коммутация на кристалле: схема WISE от Oxford Ionics управляет 1,000 полносвязных ионов от ~200 источников, но чип не изготовлен и бюджет рассеиваемой мощности не приведён S[16].
Роль в стеке
Этот слой лежит под обоими ионными путями платформы — QCCD с лазерными гейтами (Quantinuum, AQT) и электронными гейтами с управлением на кристалле (IonQ/Oxford Ionics, eleQtron, Quantum Art P[12]) — и даёт носитель, геометрию переходов и сетки, а также проводники для интегрированного на чипе СВЧ-управления. Он заменяет заказную MEMS-технологию изготовлением на фабрике (foundry), а платой за это становятся квалификация по проектным нормам и по сверхвысокому вакууму и повторные измерения нагрева, но не физика. Его вклад в такт косвенный и большой: производный такт = сумма раунда синдрома: слои гейтов + транспорт + считывание + сброс, а транспорт даёт 9.0 ms из 9.7 ms ионного раунда — против гейта ~70 µs, транспорт около 60% времени работы H2 D[3], — поэтому число зон и качество переходов покупают больше такта, чем скорость гейта. Соседнего пустого слота в графе технологий нет.
Верификация (QCVV)
Числа электродов и сигналов сообщены самими поставщиками и не аудированы. Нагрев публикуется для отдельной ловушки в одной рабочей точке и никогда — как распределение по пластине или партии, и ни один поставщик не раскрывает выход годных. Гейт с ошибкой 8.4×10⁻⁵ — это измерение на двух ионах без охлаждения в основное состояние, а не среднее по парку систем, и он не воспроизведён внешне по состоянию на 4 сентября 2026 г. D[2]. Датированных споров между поставщиками по поводу заявлений об изготовлении не обнаружено.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| IonQ | разработчик | США | Владеет дизайн-центром ловушек и фабрикой в США | C[4] |
| Oxford Ionics | разработчик | Великобритания | Чипы ловушек с электронными гейтами на линиях коммерческих фабрик | D[2] |
| Infineon Technologies | поставщик | Австрия | Коммерческое производство ловушек, Villach, пластины 6–12 дюймов | C[7] |
| SkyWater Technology | поставщик | США | Фабрика (foundry) в США, восемь квантовых заказчиков, принадлежит IonQ | G[10] |
| Quantinuum | разработчик | США | Эксплуатирует ловушку на 1,228 электродов; Sol в валидации | D[3] |
Деньги.
- 2025-09-17 · IonQ · M&A (Oxford Ionics) · $1.075 B · — · сделка закрыта G
- 2026-07-31 · IonQ · M&A (SkyWater) · ~1.8 B (15.00 денежными средствами + 0.4883 акции IonQ за акцию) · — · сделка закрыта C[4]G
- 2025-12-28 · SkyWater · выручка за FY2025 · $442.1 M, маржа 19.7% по GAAP, квантовое направление +30% год к году · отчёт подан G[10]
- 2025-11-06 · DARPA · QBI Stage B (IonQ, Quantinuum — из одиннадцати) · ≤$15 M каждому · объявлено G[13]G
Рынок и цепочка поставок. Обеспечивающее оборудование — это обычные полупроводниковые капитальные вложения плюс детали сверхвысокого вакуума, и ничто из этого не сконцентрировано; концентрация сидит в фабрике — Infineon как коммерческая, Honeywell как внутренняя, Sandia только исследовательская, плюс меморандум о взаимопонимании IonQ–Sandia по совместному проектированию от 2026-08-04 C[14]. Удельная экономика ловушки не опубликована; ближайшая доступная цифра — валовая маржа SkyWater 19.7% при выручке $442.1 M G[10]. За этот слой платят G3 и G4, за стоечные модули — G7.
ИС и стандарты. Обзор PatSnap 2026 г. называет ключевой интеграционной интеллектуальной собственностью патентные семейства MIT Lincoln Laboratory по интегрированным на кристалле источникам напряжения и по фотонике (2016, 2019), а также криогенную совместно изготавливаемую оптику ETH Zurich (2020), при этом отдельного счёта патентов именно по изготовлению ловушек не приводится P[18]. Ключевая архитектура разводки опубликована, а не огорожена S[16]; судебных разбирательств нет, стандарта приёмки нет.
Дорожные карты и послужной список. Quantinuum: Sol на сеточной ловушке производства Honeywell (обещано 2024-09-10 · на 2027 · в валидации по состоянию на 2026-09-03) R[8]; Helios поставлен в срок, поэтому доверие к обещаниям, связанным с изготовлением, высокое. IonQ: SkyWater (обещано 2026-01-26 · на Q2–Q3 2026 · сделка закрыта 2026-07-31) C[4], однако 10,000 ионов на одном чипе в 2027 г. не опираются ни на одну опубликованную цифру по нагреву или выходу годных для 2D-ловушки, а дорожная карта 2020 г. промахнулась по числу на 2026 г. примерно в 40×.
Стратегическое прочтение. Если изготовление на фабрике (foundry) сработает, различие между игроками сместится с ремесла изготовления ловушек на управляющую электронику, корпусирование и коды. Выигрывают: IonQ, снимающая зависимость от чужой фабрики; Quantinuum, уже обеспеченный внутренним производством; Infineon, забирающий объёмы всех остальных. Проигрывают: линии национальных лабораторий теряют монополию. Угроза замещения — не конкурирующая ловушка, а такт: изготовление не исправит время слоя, которое в 10³–10⁵× медленнее сверхпроводникового, если только оно не размножит зоны. Власть находится у фабрики; IonQ купила её — и несёт её маржу ~20%.
Открытая ниша: Изготовление ловушек заперто капиталом, но его метрология пуста: никто не публикует распределения нагрева по пластине, статистику дефектов электродов или воспроизведение гейта 8.4×10⁻⁵ на втором чипе. Протокол приёмки на уровне партии — нагрев и микродвижение как тест приёмки пластины, дающий распределение, а не цифру лучшего кристалла, — фабрики не требует.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить или понизить к концу 2027 г.: удерживает ли ионы ловушка производства SkyWater в поставленной системе; проходит ли Sol валидацию в срок при 1,200+ электродах в 2D; публикует ли кто-нибудь выход годных или распределение нагрева по пластине. Лучший случай на 2029 г.: коммерческие пластины с ловушками, снабжённые опубликованными данными приёмки, и коммутация, снижающая число сигналов на ион в пять раз. Худший случай: число электродов выходит на полку около 10³, потому что стеной оказываются вакуумные вводы и каналы ЦАП, а более плотная 2D-геометрия повышает нагрев настолько, что сдвигает Apollo вправо. Открытые вопросы: сохранит ли 2D-сетка скорость нагрева линейной ловушки; можно ли вести коммутацию при 4 K в пределах бюджета рассеиваемой мощности; останется ли Infineon коммерческой фабрикой.
Источники
[1] Seidelin, Chiaverini et al. (NIST) · "Microfabricated surface-electrode ion trap for scalable quantum information processing" · arXiv/PRL · 2006-01 · https://arxiv.org/abs/quant-ph/0601173 D
[2] Oxford Ionics / IonQ · Two-qubit gate error 8.4×10⁻⁵ with electronic (laser-free) gates · arXiv:2510.17286 · 2025-10 · https://arxiv.org/abs/2510.17286 D
[3] Quantinuum · "Helios" system paper (1,228 electrodes, 273 signals, 8 zones) · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 D
[4] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company newsroom · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology C
[5] Labaziewicz et al. (MIT) · "Suppression of heating rates in cryogenic surface-electrode ion traps" · Phys. Rev. Lett. 100, 013001 · 2008 · https://arxiv.org/abs/0706.3763 D
[6] Hite et al. (NIST) · "100-fold reduction of electric-field noise in an ion trap cleaned with in situ argon-ion-beam bombardment" · Phys. Rev. Lett. 109, 103001 · 2012 · https://arxiv.org/abs/1112.5419 D
[7] Infineon Technologies · Trapped-ion QPU platform, Villach (6–12-inch wafers, anodic bonding, Gen-3 out-of-plane electrodes; users eleQtron, Oxford Ionics, Innsbruck, ETH; Quantinuum partnership 2024-11-19) · company page · accessed 2026-09-03 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions C
[8] Quantinuum · Accelerated roadmap to fault tolerance (Sol 2027, Apollo 2029) · press release · 2024-09-10 · https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 R
[9] eleQtron · €57 M Series A · company newsroom · 2026-05-05 · https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ C
[10] SkyWater Technology · Q4 and full fiscal year 2025 results (EX-99.1) · SEC EDGAR · 2026-02-26 · https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1819974/000181997426000005/skyt-20251228xex991.htm G
[11] Sandia National Laboratories · Sandia–Quantinuum CRADA renewal; MESA photonics for trapped ions · Sandia Lab News · 2026-08-27 · https://www.sandia.gov/labnews/2026/08/27/in-the-mountain-west-a-quantum-computing-collaboration-announces-major-results/ G
[12] Quantum Computing Report · "Quantum Art Extends Series A to $140M" · trade press · 2026-04-27 · https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ P
[13] DARPA · Quantum Benchmarking Initiative Stage B selection · programme page · 2025-11-06 · https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection G
[14] IonQ · "IonQ and Sandia National Laboratories Sign MOU to Accelerate Quantum Co-Design" · company newsroom · 2026-08-04 · https://www.ionq.com/news/ionq-and-sandia-national-laboratories-sign-mou-to-accelerate-quantum-co-design-for-national-security-applications C
[15] Brownnutt, Kumph, Rabl, Blatt · "Ion-trap measurements of electric-field noise near surfaces" · Rev. Mod. Phys. 87, 1419 · 2015 (arXiv 2014-09-23) · https://arxiv.org/abs/1409.6572 D
[16] Malinowski, Allcock, Ballance (Oxford Ionics) · "How to wire a 1000-qubit trapped ion quantum computer" (WISE) · PRX Quantum 4, 040313 · 2023-05-22 · https://arxiv.org/abs/2305.12773 S
[17] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A901, 3A904, 3B904) · Federal Register · effective 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[18] PatSnap Eureka · "Trapped Ion Quantum Computing 2026" patent review · database blog · 2026 · https://www.patsnap.com/resources/blog/rd-blog/trapped-ion-quantum-computing-2026-patsnap-eureka/ P
Открытые пункты верификации
- Выход годных по электродам ловушки, доля дефектов и стоимость одной ловушки: не опубликованы ни IonQ, ни Quantinuum, ни Infineon, ни AQT, ни eleQtron по состоянию на 2026-09-04.
- Изготовил ли Infineon именно тот чип, на котором получен результат 8.4×10⁻⁵: ни страница платформы Infineon, ни препринт этого не утверждают; связь Oxford Ionics–Infineon заявлена только на уровне компаний.
- Скорость нагрева для электродов Infineon Gen-3 с выносом из плоскости не опубликована; цифра ~10× по удержанию не подтверждена измерением.
- Независимое воспроизведение электронного двухкубитного гейта с ошибкой 8.4×10⁻⁵: не найдено по состоянию на 2026-09-04.
- Подпадает ли голый кристалл ионной ловушки под ECCN 4A906 или остаётся вне перечисленных категорий: правило не называет ловушки, и консультативного заключения BIS не найдено.
Optical / mechanical assembly (lasers, vacuum, objectives)
The laser, ultra-high-vacuum and imaging-optics stack that traps, cools, addresses and reads out both trapped-ion and neutral-atom qubits — infrastructure, not a qubit.
Verdict. The only manufacturing tier serving two platform families at once, so its vendors are modality-agnostic; laser supply is concentrated in one German firm and beam-steering in two AOD houses, and free-space delivery is the wall past ~10⁴ sites.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
The shared laser, ultra-high-vacuum and imaging-optics infrastructure under trapped ions (Quantinuum, AQT, IonQ) and neutral-atom tweezer arrays (Harvard with QuEra, Pasqal, Atom Computing, Infleqtion, Google). It holds no qubit and performs no gate: it supplies cooling and addressing light, vacuum confinement, high-NA objectives and the beam-steering that places atoms. It became a separate discipline with dedicated vendors from about 2016.
Coordinates: no carrier, no entangling time, no readout channel and no mobility of its own — the physical layer other nodes ride on.
Manufacturing category optics and mechanical assembly; the error it contributes downstream is coherent — drift, vibration, pointing and frequency noise, not stochastic Pauli noise.
Physics & limits
Laser frequency and intensity noise convert into coherent dephasing on every gate driven by that light. Background-gas pressure sets atom lifetime, and in tweezer arrays the resulting loss is over 80% of all leakage events — detectable, therefore erasure-convertible, which turns a vacuum specification into a code-level asset D[5]. Objective numerical aperture sets tweezer pitch and crosstalk; beam-steering bandwidth sets rearrangement speed, and the main report puts ~10 MHz refresh as insufficient above ~10⁴ qubits — an assessment, not a measurement. The harder scaling term is power: Rydberg and Raman light is divided among sites, so an array becomes power-limited before it becomes optics-limited. What moves the floor is photonic integration and higher-bandwidth deflectors; neither removes the vacuum or the objective.
Engineering state of the art
Continuous operation is the headline result: two optical-lattice conveyor belts carry atom reservoirs into the science region, atoms are extracted into tweezers at 300,000 per second, and from that flux the system creates over 30,000 initialised qubits per second, enough to hold an array of more than 3,000 atoms for over two hours without disturbing stored coherence D[2]. Both rates are correct and differently scoped. Elsewhere: 11,000 atoms in 18,225 metasurface tweezers with no gates D[4], and 6,100 atoms with 12.6 s coherence D[3]. Pasqal quotes 3 kW average power and 2,500 kg for a room-temperature Orion Gamma rack C[1] — a brochure figure, not an audited one.
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | 6,100-atom tweezer array, 12.6 s coherence | Caltech | D[3] |
| 2025-11 | 3 kW average power, 2,500 kg, room temperature | Pasqal Orion Gamma | C[1] |
| 2025-11 | 300,000 atoms/s into tweezers, 30,000 initialised qubits/s, >3,000 atoms held >2 h | Harvard with QuEra | D[2] |
| 2026-06 | 11,000 atoms in 18,225 metasurface tweezers, no gates | Tsinghua | D[4] |
Manufacturing, materials & supply chain
Lasers concentrate hardest: TOPTICA Photonics (Munich) states EUR 140 M revenue and 600 staff and calls quantum technology its founding market C[6], and is named the principal supplier to ion builders alongside MOGLabs, Menlo Systems, Coherent, Thorlabs and NKT P[8]. Beam steering is a duopoly in practice: only two deflector houses appear across the sourced neutral-atom literature — AA Opto-Electronic, whose crossed DTSX-400 AODs sit in the 448-atom system beside Hamamatsu modulators, Spectrum Instrumentation waveform generators and Rohde & Schwarz sources, and Gooch & Housego, in the 3,000- and 6,100-atom papers P[9]. Vacuum is more diversified (Pfeiffer, Edwards and Leybold under Atlas Copco, Agilent, Kurt J. Lesker, VACOM) but consolidating, with a Universal Quantum–Atlas Copco MoU in December 2025 P[7]. Export exposure is oblique: the 2024-09-06 BIS rule controls assembled quantum computers under ECCN 4A906, but no ECCN names ion traps, atom-array vacuum or tweezer optics G[18] — subsystems ship freely, the finished machine does not.
Control, readout & I/O burden
This tier imposes I/O rather than bearing it. Helios needs at least seven wavelengths against 1,228 trap electrodes D[11]; a tweezer array needs one deflector order or hologram per addressed site. At 10³ sites, addressing optics and power splitting are already the dominant integration cost; at 10⁴, refresh bandwidth and optical power bind; at 10⁶, free-space delivery is not credible — which is why photonic-integrated delivery is the watched path.
Role in the stack
It sits under three paths — trapped ions with laser gates, alkali tweezer arrays and alkaline-earth arrays — providing lasers and vacuum to ions, tweezers to both atom families, clock lasers to alkaline earths and cavities to the atom–photon link. It requires nothing upstream, replaces nothing and conflicts with nothing: a hub in economic terms, invisible in architectural ones. It sets no derived clock but bounds every path's through laser-lock, imaging and rearrangement time — imaging alone is 0.5–1 ms of a 1–4.5 ms atom cycle. No empty slot is flagged.
Verification (QCVV)
The reload-rate conflict is resolved above; the graph's bare "300,000 atoms/s" is right but mislabelled D[2]. Pasqal's power and mass carry a company-claim tag, not a measurement tag C[1]. TOPTICA's revenue and headcount are corroborated by its own page C[6]; "dominant supplier" rests on one secondary source P[8].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do with this technology | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| TOPTICA Photonics | supplier | Germany | Lasers for ion and atom platforms; EUR 140 M revenue, 600 staff | C[6] |
| AA Opto-Electronic | supplier | France | Crossed DTSX-400 AODs in the 448-atom system | P[9] |
| Gooch & Housego | supplier | UK | Deflectors in the 3,000- and 6,100-atom papers | P[9] |
| Atlas Copco (Edwards, Leybold) | supplier | Sweden | MoU to industrialise high-vacuum systems | P[7] |
| Pasqal | user | France | Orion Gamma rack: 3 kW, 2,500 kg, room temperature | C[1] |
| Harvard with QuEra | user | US | Conveyor reload holding >3,000 atoms >2 h | D[2] |
| Quantinuum | user | US-UK | Helios: ≥7 wavelengths over 1,228 electrodes | D[11] |
Money.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · government contract · EUR 67 M · DLR · closed P[17]
- 2023-12-05 · Alpine Quantum Technologies · system sale to Leibniz Supercomputing Centre · ≈EUR 9.8 M for 20 qubits · closed C[13]
- 2026-06 · Atom Computing · equity plus CHIPS letter of intent · >USD 300 M incl. USD 100 M LOI · closed C[15]
- 2026-08-28 · Pasqal · SPAC completion · ~USD 360 M cash, EUR 16.5 M 2025 revenue · closed P[10]
Market & supply chain. The only manufacturing tier serving two platform families, so its vendors are indifferent to which wins. Unit economics differ by two orders at the two ends: QuNorth ordered the 1,225-physical, 50-logical Magne system from Atom Computing and Microsoft for EUR 80 M, ~EUR 65 k per atom P[16], while AQT delivered 20 trapped ions for EUR 9.8 M, ~EUR 0.5 M per ion C[13]. Tweezer optics amortise across thousands of sites; ion optics scale closer to per-ion. All of G1–G7 pays for this tier.
IP & standards. No dated patent-family fact specific to laser, vacuum or objective IP was found as of 2026-09-04. No standards body covers this tier; vacuum-flange, laser-safety and optical-mount standards predate quantum computing — the components are commodity, the integration is not.
Roadmaps & track record. Universal Quantum (promised 2022-11 · two computers for DLR within four years · no delivery as of 2026-09-04) P[17] — weak. Pasqal (promised 2024-03 · 10,000 physical in 2026 · slipped to 2028) R[20]. QuEra (promised 2024-01 · 100 logical in 2026 · replaced by Libra in 2028) R[19]. The supplier side publishes no checkable roadmap.
Strategic reading. Suppliers here hold bargaining power no carrier- or gate-specific vendor has: a bet on TOPTICA or Atlas Copco is a bet on both ions and atoms. The threat is not a competitor but a change of form factor — if photonic-integrated delivery arrives, value migrates to PIC foundries and the AOD duopoly is the exposed link. Builders integrating optics in-house trade cost for control; outsourcers trade control for a supplier's industrialisation budget.
Open niche: a small QCVV house could quantify this tier's coherent-error contribution — laser drift, pointing noise, pressure fluctuation — as a transfer function into gate infidelity across vendor combinations, which nobody currently publishes.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: confirm/demote that Universal Quantum and Atlas Copco ship a vacuum system past MoU stage; that a second laser vendor is named in a production ion system; that any array beats the ~10 MHz rearrangement assessment. Best case by 2029: photonic-integrated delivery removes pointing sensitivity and per-site optics cost falls. Worst case: supply stays concentrated and this tier's coherent error stays the dominant infidelity term. Open: does anyone displace TOPTICA; do objectives get a named merchant vendor; does the ion-versus-atom unit-cost gap persist.
Sources
[1] Pasqal, Orion quantum-computing processor brochure (Orion Gamma: 3 kW average, 2,500 kg) · company brochure · 2025-11 · https://www.pasqal.com/wp-content/uploads/2025/11/2509_Pasqal_Quantum-Computing-Processor_Brochure-RVB-V8.pdf — C
[2] Chiu, Ji, Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), "Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system" · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 — D
[3] Caltech, 6,100-atom tweezer array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.12021 — D
[4] Tsinghua, 11,000 atoms in 18,225 metasurface tweezers · arXiv:2606.02715 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 — D
[5] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), 448-atom fault-tolerant architecture with atom-loss detection · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 — D
[6] TOPTICA Photonics, company page (EUR 140 M revenue, 600 employees, quantum technology as founding market) · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.toptica.com/company — C
[7] Quantum Computing Report, "Universal Quantum and Atlas Copco Partner to Industrialize Vacuum Systems for Scalable Quantum Computers" · trade press · 2025-12-18 · https://quantumcomputingreport.com/universal-quantum-and-atlas-copco-partner-to-industrialize-vacuum-systems-for-scalable-quantum-computers/ — P
[8] postquantum.com, "The Optical Table's Hidden Supply Chain: Who Really Wins If Trapped-Ion Quantum Computing Wins" · trade analysis · 2026 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ — P
[9] Gooch & Housego, acousto-optic deflectors in the Nature neutral-atom papers (with AA Opto-Electronic DTSX-400 crossed AODs in the 448-atom system) · company news · 2026 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers — P
[10] The Quantum Insider, "Pasqal Completes SPAC Merger with $360 Million in Cash" · trade press · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ — P
[11] Quantinuum, "Helios" 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 — D
[12] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform (Villach, 6–12-inch traps) · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions — C
[13] Alpine Quantum Technologies, "AQT lands million-euro contract" — 20-qubit system for the Leibniz Supercomputing Centre, ≈EUR 9.8 M · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ — C
[14] Infleqtion, "Infleqtion Becomes First Neutral Atom Quantum Company to Go Public" · press release · 2026-02 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ — C
[15] Atom Computing, "Atom Computing Raises More Than $300 Million" · press release · 2026-06 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html — C
[16] Quantum Computing Report, "Denmark's QuNorth to Acquire 50 Logical Qubit Magne Quantum Computer from Atom Computing and Microsoft" · trade press · 2026 · https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/ — P
[17] University of Sussex, Universal Quantum DLR contract announcement (EUR 67 M) · university newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 — P
[18] US Bureau of Industry and Security, "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and — G
[19] QuEra, "QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer" (Libra) · press release · 2026 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws — R
[20] Pasqal, 2025 roadmap release (10,000 physical qubits slipped from 2026 to 2028) · company newsroom · 2025 · https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-releases-2025-roadmap/ — R
Open verification items
The 30,000-versus-300,000 atoms/s discrepancy is resolved: the abstract of [2] states a reloading rate of 300,000 atoms into tweezers per second, from which over 30,000 initialised qubits per second are created, sustaining an array of over 3,000 atoms for more than two hours; the graph's node description should read "reload 300,000 atoms/s into tweezers, 30,000 initialised qubits/s", and the transport is by two optical-lattice conveyor belts, not AODs. The ~10 MHz SLM/AOD refresh ceiling above ~10⁴ qubits is carried from the main report's bottleneck assessment; no primary measurement was located. TOPTICA's "dominant supplier" position rests on one secondary source [8], though its revenue and headcount are now confirmed on the company's own page [6]. No dated fact naming a high-numerical-aperture objective vendor for either platform family was found. The AOD supplier list is verified by absence — only two vendors appear across the sourced literature, which is not the same as only two existing.
Оптическая / механическая сборка (лазеры, вакуум, объективы)
Стек лазеров, сверхвысокого вакуума и оптики формирования изображения, который захватывает, охлаждает, адресует и считывает кубиты как на захваченных ионах, так и на нейтральных атомах, — инфраструктура, а не кубит.
Вердикт. Единственный производственный уровень, обслуживающий сразу два семейства платформ, поэтому его поставщики безразличны к модальности; поставка лазеров сосредоточена в одной немецкой фирме, а управление пучком — в двух домах AOD, и доставка света в свободном пространстве становится стеной за пределами ~10⁴ позиций.
Λ = коэффициент подавления ошибок 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Общая инфраструктура лазеров, сверхвысокого вакуума и оптики формирования изображения, лежащая под захваченными ионами (Quantinuum, AQT, IonQ) и массивами нейтральных атомов в оптических пинцетах (Harvard совместно с QuEra, Pasqal, Atom Computing, Infleqtion, Google). Она не хранит кубит и не выполняет гейт: она подаёт свет охлаждения и адресации, вакуумное удержание, объективы с высокой числовой апертурой и управление пучком, расставляющее атомы. Отдельной дисциплиной со своими специализированными поставщиками она стала примерно с 2016 года.
Координаты: ни носителя, ни времени запутывания, ни канала считывания, ни собственной подвижности — физический слой, на котором едут другие узлы.
Производственная категория — оптика и механическая сборка; ошибка, которую она вносит ниже по цепочке, когерентна: дрейф, вибрация, шум наведения и частотный шум, а не стохастический паулиевский шум.
Физика и пределы
Частотный и амплитудный шум лазера превращается в когерентную расфазировку на каждом гейте, который этим светом управляется. Давление остаточного газа задаёт время жизни атома, и в пинцетных массивах вызванные им потери составляют свыше 80% всех событий утечки (leakage) — они детектируемы, а значит допускают конверсию в стирание, что превращает спецификацию вакуума в актив уровня кода D[5]. Числовая апертура объектива задаёт шаг пинцетов и перекрёстные наводки; полоса управления пучком задаёт скорость перестроения, и основной отчёт считает частоту обновления ~10 MHz недостаточной выше ~10⁴ кубитов — это оценка, а не измерение. Более жёсткий член масштабирования — мощность: ридберговский и рамановский свет делится между позициями, поэтому массив упирается в мощность раньше, чем в оптику. Нижний предел сдвигают фотонная интеграция и дефлекторы с большей полосой; ни то, ни другое не устраняет ни вакуума, ни объектива.
Инженерное состояние (state of the art)
Главный результат — непрерывная работа: два конвейера на оптических решётках подают резервуары атомов в рабочую область, атомы извлекаются в пинцеты со скоростью 300,000 в секунду, и из этого потока система создаёт свыше 30,000 инициализированных кубитов в секунду — достаточно, чтобы удерживать массив более чем из 3,000 атомов дольше двух часов, не нарушая сохранённую когерентность D[2]. Обе скорости верны и относятся к разным величинам. В других работах: 11,000 атомов в 18,225 метаповерхностных пинцетах без гейтов D[4] и 6,100 атомов с когерентностью 12.6 s D[3]. Pasqal указывает 3 kW средней мощности и 2,500 kg для работающей при комнатной температуре стойки Orion Gamma C[1] — цифра из брошюры, а не аудированная.
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-03 | Пинцетный массив на 6,100 атомов, когерентность 12.6 s | Caltech | D[3] |
| 2025-11 | 3 kW средней мощности, 2,500 kg, комнатная температура | Pasqal Orion Gamma | C[1] |
| 2025-11 | 300,000 atoms/s в пинцеты, 30,000 инициализированных кубитов/s, >3,000 атомов удерживаются >2 h | Harvard совместно с QuEra | D[2] |
| 2026-06 | 11,000 атомов в 18,225 метаповерхностных пинцетах, без гейтов | Tsinghua | D[4] |
Производство, материалы и цепочка поставок
Сильнее всего концентрируются лазеры: TOPTICA Photonics (Munich) заявляет выручку EUR 140 M и 600 сотрудников и называет квантовые технологии своим исходным рынком C[6]; её же называют основным поставщиком для разработчиков ионных систем наряду с MOGLabs, Menlo Systems, Coherent, Thorlabs и NKT P[8]. Управление пучком на практике — дуополия: во всей просмотренной литературе по нейтральным атомам встречаются лишь два дома дефлекторов — AA Opto-Electronic, чьи скрещённые AOD DTSX-400 стоят в 448-атомной системе рядом с модуляторами Hamamatsu, генераторами сигналов произвольной формы Spectrum Instrumentation и источниками Rohde & Schwarz, и Gooch & Housego — в работах на 3,000 и 6,100 атомов P[9]. Вакуум диверсифицирован сильнее (Pfeiffer, Edwards и Leybold под Atlas Copco, Agilent, Kurt J. Lesker, VACOM), но консолидируется: в декабре 2025 г. подписан меморандум о взаимопонимании Universal Quantum–Atlas Copco P[7]. Экспортная уязвимость косвенная: правило BIS от 2024-09-06 контролирует собранные квантовые компьютеры по ECCN 4A906, но ни один ECCN не называет ионные ловушки, вакуум атомных массивов или пинцетную оптику G[18] — подсистемы отгружаются свободно, готовая машина — нет.
Управление, считывание и нагрузка на ввод-вывод
Этот уровень не несёт нагрузку ввода-вывода, а создаёт её. Helios требует не менее семи длин волн против 1,228 электродов ловушки D[11]; пинцетному массиву нужен один порядок дефлектора или одна голограмма на каждую адресуемую позицию. При 10³ позициях адресующая оптика и деление мощности уже составляют основную стоимость интеграции; при 10⁴ упираются полоса обновления и оптическая мощность; при 10⁶ доставка в свободном пространстве неправдоподобна — поэтому отслеживаемым направлением служит доставка через фотонную интеграцию (PIC).
Роль в стеке
Он лежит под тремя путями платформ — захваченные ионы с лазерными гейтами, пинцетные массивы щелочных атомов и массивы щёлочноземельных атомов — и даёт ионам лазеры и вакуум, обоим атомным семействам — пинцеты, щёлочноземельным — часовые лазеры, а атом-фотонной связи — резонаторы. Он ничего не требует выше по цепочке, ничего не заменяет и ни с чем не конфликтует: хаб в экономическом смысле и невидимка в архитектурном. Собственного производного такта он не задаёт, но ограничивает такт каждого пути платформы через время захвата частоты лазера, съёмки изображения и перестроения — одна только съёмка занимает 0.5–1 ms из атомного цикла в 1–4.5 ms. Пустых слотов не отмечено.
Верификация (QCVV)
Конфликт по скорости перезагрузки разрешён выше; голое «300,000 atoms/s» в графе верно, но неверно подписано D[2]. Мощность и масса у Pasqal несут тег заявления компании, а не тег измерения C[1]. Выручка и численность персонала TOPTICA подтверждены её собственной страницей C[6]; «доминирующий поставщик» держится на одном вторичном источнике P[8].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| TOPTICA Photonics | поставщик | Германия | Лазеры для ионных и атомных платформ; выручка EUR 140 M, 600 сотрудников | C[6] |
| AA Opto-Electronic | поставщик | Франция | Скрещённые AOD DTSX-400 в 448-атомной системе | P[9] |
| Gooch & Housego | поставщик | Великобритания | Дефлекторы в работах на 3,000 и 6,100 атомов | P[9] |
| Atlas Copco (Edwards, Leybold) | поставщик | Швеция | Меморандум об индустриализации высоковакуумных систем | P[7] |
| Pasqal | пользователь | Франция | Стойка Orion Gamma: 3 kW, 2,500 kg, комнатная температура | C[1] |
| Harvard совместно с QuEra | пользователь | США | Конвейерная перезагрузка, удержание >3,000 атомов >2 h | D[2] |
| Quantinuum | пользователь | США–Великобритания | Helios: ≥7 длин волн на 1,228 электродов | D[11] |
Деньги.
- 2022-11-02 · Universal Quantum · государственный контракт · EUR 67 M · DLR · закрыто P[17]
- 2023-12-05 · Alpine Quantum Technologies · продажа системы Leibniz Supercomputing Centre · ≈EUR 9.8 M за 20 кубитов · закрыто C[13]
- 2026-06 · Atom Computing · долевое финансирование плюс письмо о намерениях CHIPS · >USD 300 M, включая LOI на USD 100 M · закрыто C[15]
- 2026-08-28 · Pasqal · завершение сделки SPAC · ~USD 360 M наличными, выручка EUR 16.5 M за 2025 г. · закрыто P[10]
Рынок и цепочка поставок. Единственный производственный уровень, обслуживающий два семейства платформ, поэтому его поставщикам безразлично, какое из них победит. Удельная экономика на двух концах различается на два порядка: QuNorth заказала у Atom Computing и Microsoft систему Magne на 1,225 физических и 50 логических кубитов за EUR 80 M, ~EUR 65 k на атом P[16], тогда как AQT поставила 20 захваченных ионов за EUR 9.8 M, ~EUR 0.5 M на ион C[13]. Пинцетная оптика амортизируется по тысячам позиций; ионная оптика масштабируется ближе к «на каждый ион». За этот уровень платят все классы от G1 до G7.
ИС и стандарты. Датированных фактов о патентных семействах именно по лазерной, вакуумной или объективной ИС по состоянию на 2026-09-04 не найдено. Ни один орган стандартизации этот уровень не покрывает; стандарты на вакуумные фланцы, лазерную безопасность и оптические крепления появились раньше квантовых вычислений — компоненты товарные, интеграция — нет.
Дорожные карты и послужной список. Universal Quantum (обещано 2022-11 · два компьютера для DLR в течение четырёх лет · поставки по состоянию на 2026-09-04 нет) P[17] — слабо. Pasqal (обещано 2024-03 · 10,000 физических в 2026 г. · сдвинуто на 2028 г.) R[20]. QuEra (обещано 2024-01 · 100 логических в 2026 г. · заменено на Libra в 2028 г.) R[19]. Сторона поставщиков проверяемых дорожных карт не публикует.
Стратегическое прочтение. Поставщики этого уровня обладают переговорной силой, которой нет ни у одного поставщика, привязанного к конкретному носителю или гейту: ставка на TOPTICA или Atlas Copco — это ставка сразу и на ионы, и на атомы. Угроза здесь не конкурент, а смена форм-фактора: если придёт доставка через фотонную интеграцию, ценность мигрирует к фабрикам PIC, и дуополия AOD окажется уязвимым звеном. Разработчики, интегрирующие оптику собственными силами, меняют стоимость на контроль; те, кто отдаёт её на сторону, меняют контроль на бюджет индустриализации поставщика.
Открытая ниша: небольшая QCVV-группа могла бы количественно оценить вклад этого уровня в когерентную ошибку — дрейф лазера, шум наведения, флуктуации давления — в виде передаточной функции в неточность гейта для разных комбинаций поставщиков; сейчас этого не публикует никто.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо в течение 12–24 месяцев: подтвердить/понизить, что Universal Quantum и Atlas Copco поставят вакуумную систему, выйдя за стадию меморандума; что в серийной ионной системе будет назван второй поставщик лазеров; что какой-либо массив превзойдёт оценку перестроения в ~10 MHz. Лучший случай к 2029 г.: доставка через фотонную интеграцию снимает чувствительность к наведению, и стоимость оптики на одну позицию падает. Худший случай: поставки остаются сконцентрированными, а когерентная ошибка этого уровня остаётся доминирующим членом неточности. Открыто: вытеснит ли кто-нибудь TOPTICA; появится ли названный товарный поставщик объективов; сохранится ли разрыв удельной стоимости между ионами и атомами.
Источники
[1] Pasqal, Orion quantum-computing processor brochure (Orion Gamma: 3 kW average, 2,500 kg) · company brochure · 2025-11 · https://www.pasqal.com/wp-content/uploads/2025/11/2509_Pasqal_Quantum-Computing-Processor_Brochure-RVB-V8.pdf — C
[2] Chiu, Ji, Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), "Continuous operation of a coherent 3,000-qubit system" · Nature · 2025 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 — D
[3] Caltech, 6,100-atom tweezer array with 12.6 s coherence · arXiv:2403.12021 · 2024-03 · https://arxiv.org/abs/2403.12021 — D
[4] Tsinghua, 11,000 atoms in 18,225 metasurface tweezers · arXiv:2606.02715 · 2026-06 · https://arxiv.org/abs/2606.02715 — D
[5] Bluvstein et al. (Harvard, MIT, QuEra), 448-atom fault-tolerant architecture with atom-loss detection · Nature · 2025-11 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 — D
[6] TOPTICA Photonics, company page (EUR 140 M revenue, 600 employees, quantum technology as founding market) · company page · accessed 2026-09-04 · https://www.toptica.com/company — C
[7] Quantum Computing Report, "Universal Quantum and Atlas Copco Partner to Industrialize Vacuum Systems for Scalable Quantum Computers" · trade press · 2025-12-18 · https://quantumcomputingreport.com/universal-quantum-and-atlas-copco-partner-to-industrialize-vacuum-systems-for-scalable-quantum-computers/ — P
[8] postquantum.com, "The Optical Table's Hidden Supply Chain: Who Really Wins If Trapped-Ion Quantum Computing Wins" · trade analysis · 2026 · https://postquantum.com/quantum-ecosystem/trapped-ion-quantum-ecosystem/ — P
[9] Gooch & Housego, acousto-optic deflectors in the Nature neutral-atom papers (with AA Opto-Electronic DTSX-400 crossed AODs in the 448-atom system) · company news · 2026 · https://gandh.com/news-and-resources/g-and-h-acousto-optic-deflectors-in-nature-papers — P
[10] The Quantum Insider, "Pasqal Completes SPAC Merger with $360 Million in Cash" · trade press · 2026-08-28 · https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ — P
[11] Quantinuum, "Helios" 98-qubit trapped-ion processor · arXiv:2511.05465 · 2025-11 · https://arxiv.org/abs/2511.05465 — D
[12] Infineon Technologies, trapped-ion QPU platform (Villach, 6–12-inch traps) · product page · accessed 2026-09-04 · https://www.infineon.com/promo/trapped-ions — C
[13] Alpine Quantum Technologies, "AQT lands million-euro contract" — 20-qubit system for the Leibniz Supercomputing Centre, ≈EUR 9.8 M · company newsroom · 2023-12-05 · https://www.aqt.eu/aqt-lands-million-euro-contract/ — C
[14] Infleqtion, "Infleqtion Becomes First Neutral Atom Quantum Company to Go Public" · press release · 2026-02 · https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ — C
[15] Atom Computing, "Atom Computing Raises More Than $300 Million" · press release · 2026-06 · https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html — C
[16] Quantum Computing Report, "Denmark's QuNorth to Acquire 50 Logical Qubit Magne Quantum Computer from Atom Computing and Microsoft" · trade press · 2026 · https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/ — P
[17] University of Sussex, Universal Quantum DLR contract announcement (EUR 67 M) · university newsroom · 2022-11-02 · https://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/59206 — P
[18] US Bureau of Industry and Security, "Implementation of Additional Export Controls: Certain Advanced Computing Items; Quantum Computing Items" (ECCN 4A906) · Federal Register interim final rule · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and — G
[19] QuEra, "QuEra Announces 2028 Fault-Tolerant Quantum Computer" (Libra) · press release · 2026 · https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws — R
[20] Pasqal, 2025 roadmap release (10,000 physical qubits slipped from 2026 to 2028) · company newsroom · 2025 · https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-releases-2025-roadmap/ — R
Открытые пункты верификации
Расхождение между 30,000 и 300,000 atoms/s разрешено: в аннотации [2] указана скорость перезагрузки 300,000 атомов в пинцеты в секунду, из которых создаётся свыше 30,000 инициализированных кубитов в секунду, что поддерживает массив более чем из 3,000 атомов дольше двух часов; описание узла в графе должно читаться как «перезагрузка 300,000 atoms/s в пинцеты, 30,000 инициализированных кубитов/s», а транспорт обеспечивают два конвейера на оптических решётках, а не AOD. Потолок частоты обновления SLM/AOD в ~10 MHz выше ~10⁴ кубитов перенесён из оценки узких мест в основном отчёте; первичного измерения найти не удалось. Позиция TOPTICA как «доминирующего поставщика» держится на одном вторичном источнике [8], хотя её выручка и численность персонала теперь подтверждены на собственной странице компании [6]. Датированного факта с названием поставщика объективов с высокой числовой апертурой ни для одного из семейств платформ не найдено. Список поставщиков AOD верифицирован по отсутствию: в просмотренной литературе фигурируют лишь два поставщика, а это не то же самое, что существование лишь двух.
3D machined superconducting cavities
CNC-machined aluminium or niobium resonator bodies with internal Q above 0.5×10⁹; the cm-scale body per mode is the structural cost of cavity-based bosonic codes.
Verdict. The process buys the best error structure in superconducting hardware and pays for it in volume; no vendor has published a yield, cost or density roadmap as of 2026-09-04.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Precision-machined bulk metal bodies — λ/2 or λ/4 coaxial-stub and waveguide geometries in high-purity aluminium or niobium — that host the bosonic mode. Yale's 2013 aluminium cavities reached Q > 0.5×10⁹ and a 10 ms photon lifetime, making the process qubit-grade D[1]. A manufacturing step, not an operating device: no control modality, readout or gate time. It fixes photon loss in the mode it hosts.
Physics & limits
The advantage is geometric: the field lives in vacuum rather than at a lithographed metal–dielectric interface, so the surface participation ratio — and the two-level-system loss that caps planar resonators — falls by orders of magnitude D[1]. What remains is surface oxide, seam conductance and radiative leakage, answered by electropolishing, indium seals and individual tuning. Those are craft steps, which is why the floor moves slowly: 10 ms photon lifetime in 2013, 25.6 ms with 34 ms coherence in 2023 — one order in a decade D[1]D[2]. Further movement needs surface treatment and seamless geometry, plus decoupling the mode from its ancilla D[2].
Engineering state of the art
| Date | Figure | Who | Tag |
|---|---|---|---|
| 2013 | Machined aluminium cavity, Q > 0.5×10⁹, photon lifetime 10 ms | Yale | D[1] |
| 2023-09 | Cavity qubit: T1 25.6 ms, T2 34 ms | Weizmann Institute | D[2] |
| 2026-08 | Paired λ/4 coaxial bodies for dual-rail qubits | Quantum Circuits | D[3] |
The limiting figure is volume, not Q: no per-body yield, cost or tuning-time number has been published.
Manufacturing, materials & supply chain
Bodies are CNC- or EDM-machined from high-purity stock, polished, sealed and tuned one at a time. The binding constraint is cryostat volume, not wafer area — the inverse of a planar roadmap. Nothing is integrated on-chip, so each mode carries its own coax to room temperature; at 10³ modes the wall is coax count and cold-plate area, and 10⁴–10⁶ is out of reach. Alice & Bob's 18-mode Helium draws ~40 kW whole-system C[4]. Machining is in-house at every vendor, with no third-party cavity foundry found; the one named external supplier nearby, NASA's Jet Propulsion Laboratory, fabricates D-Wave's cryogenic control chip, not bodies C[7]. Refrigerators concentrate on Bluefors, which also owns Cryomech G. No export rule specific to cavity bodies was found; exposure runs through general machine-tool controls.
Role in the stack
Provides the bodies for the bosonic cavity mode and hence cat and GKP encodings, dual-rail erasure and ancilla-mediated gates. It replaces planar lithography and conflicts with dense 2D tiling: cm-scale bodies cannot follow transmons to 10⁴–10⁶ on a die. It contributes nothing to the derived clock — 1.44 µs derived against a measured 2.8 µs on the cat path, 2.8 µs derived against ~2 µs measured on dual-rail — setting lifetime, not timing. The adjacent empty slot is a batch or wafer-scale bosonic-mode process. Verification: the 2013 Q and the 2023 lifetime are single-group results from different groups; no Q is published for the 2026 λ/4 bodies D[3].
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | developer | FR | Machines its own cat cavity bodies; 48-cat chips claimed next | C[4] |
| D-Wave | developer | US | New Haven bench machines λ/4 coaxial dual-rail pairs | D[3] |
| NASA JPL | supplier | US | Fabricates part of D-Wave's cryogenic control chip | C[7] |
| Bluefors | supplier | FI | Dilution refrigerators, the volume these bodies compete for | G |
Money.
2026-01-20 · D-Wave · M&A of Quantum Circuits · $550 M · — · closed G
2026-01-06 · D-Wave · on-chip cryogenic control, JPL-fabricated part · — · announced C[7]
2026-08-06 · D-Wave · Q2 report · H1 bookings 35.5 M, obligations 40.7 M · reported G
Market & supply chain. There is no cavity-machining market: each vendor runs a small internal shop, which is the single point of failure. Bargaining power sits with the fridge makers. G1 and G3 pay; G4 does not.
IP & standards. No dated patent family specific to the machining process was found, and no standard covers cavity qualification.
Roadmaps & track record. No cavity density or cost roadmap exists. Alice & Bob claims Helium upgrades to 48-cat chips, unverified C[4]; D-Wave's DR17 → DR49 → DR181 ladder implies rising body counts with no fabrication plan RG. Both are silent where an ASIC roadmap would be explicit.
Strategic reading. This process is why bosonic error structure is good and bosonic density is bad; it becomes a liability the moment planar dual-rail or on-chip GKP match its erasure fractions.
Open niche: cavity Q and seam-loss characterisation as a third-party service — every figure here is self-reported by the group that machined the body.
Outlook & open questions
Confirm by 2028 if a vendor publishes a per-body yield figure or a sub-cm body at comparable Q; demote if the bench stays silent while planar erasure qubits scale. Best case 2029: batch-fabricated cavity arrays. Worst case: hand-machined bodies indefinitely, capping the branch near 10² modes. Open: does seamless machining raise Q; what is the real cost per mode? Watch Alice & Bob's 48-cat chip and D-Wave's DR49.
Sources
[1] Reagor, Paik, Catelani, Sun, Axline, Holland, Pop, Masluk, Brecht, Frunzio, Devoret, Glazman, Schoelkopf (Yale) · "Reaching 10 ms single photon lifetimes for superconducting aluminum cavities" · arXiv:1302.4408 · 2013-02-18 — https://arxiv.org/abs/1302.4408
[2] Milul, Guttel, Goldblatt, Hazanov, Joshi, Chausovsky, Kahn, Çiftyürek, Lafont, Rosenblum (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time" · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
[3] Quantum Circuits / D-Wave · dual-rail qubits in pairs of 3D λ/4 coaxial microwave cavities · Nature 656, 47 · 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium, 18 cat qubits, ~40 kW, 48-cat upgrade claimed) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[6] Nord Quantique · single-mode GKP characterisation, T1 360 µs · arXiv:2607.06718 · 2026-07 — https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] D-Wave · "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits" · press release · 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[8] D-Wave · "D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc." · press release · 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
Open verification items
The 34 ms figure is from the Weizmann Institute (T1 25.6 ms, T2 34 ms), not a Yale-lineage group, and neither the abstract nor the journal summary consulted states that the cavity is niobium-coated.
No per-body yield, tuning time or cost figure was found for any vendor.
No independent replication of either the 2013 Q > 0.5×10⁹ or the 2023 lifetime was located; both are single-group results.
Whether JPL's role in D-Wave's control chip extends to cavity-body machining is not stated in source [7]; this brief assumes it does not.
AWS [5] and Nord Quantique [6] use machined bodies but publish nothing about the process, so they are cited for context and not listed as actors on this layer.
Механически обработанные сверхпроводящие 3D-резонаторы
Корпуса резонаторов из алюминия или ниобия, изготовленные на станках с ЧПУ, с собственной добротностью Q выше 0.5×10⁹; сантиметровый корпус на каждую моду — структурная цена бозонных кодов на резонаторах.
Вердикт. Техпроцесс покупает лучшую структуру ошибок в сверхпроводящей аппаратуре и расплачивается за неё объёмом; по состоянию на 2026-09-04 ни один поставщик не опубликовал дорожной карты по выходу годных, стоимости или плотности.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Прецизионно обработанные цельнометаллические корпуса — коаксиальные шлейфовые геометрии λ/2 или λ/4 и волноводные геометрии из алюминия либо ниобия высокой чистоты, — в которых живёт бозонная мода. Алюминиевые резонаторы Yale 2013 года достигли Q > 0.5×10⁹ и времени жизни фотона 10 ms, что вывело техпроцесс на кубитный уровень D[1]. Это производственный шаг, а не работающее устройство: ни модальности управления, ни считывания, ни времени гейта у него нет. Он определяет потери фотонов в той моде, которую несёт.
Физика и пределы
Преимущество геометрическое: поле живёт в вакууме, а не на литографированной границе металл–диэлектрик, поэтому коэффициент участия поверхности — и связанные с двухуровневыми системами потери, ограничивающие планарные резонаторы, — падают на порядки D[1]. Остаются поверхностный оксид, проводимость шва и радиационные утечки (leakage), на которые отвечают электрополировкой, индиевыми уплотнениями и индивидуальной подстройкой. Это ремесленные операции, и потому предел сдвигается медленно: время жизни фотона 10 ms в 2013 году, 25.6 ms при когерентности 34 ms в 2023 — один порядок за десятилетие D[1]D[2]. Дальнейшее движение требует обработки поверхностей и бесшовной геометрии, а также развязки моды от её анциллы D[2].
Инженерное состояние (state of the art)
| Дата | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2013 | Механически изготовленный алюминиевый резонатор, Q > 0.5×10⁹, время жизни фотона 10 ms | Yale | D[1] |
| 2023-09 | Резонаторный кубит: T1 25.6 ms, T2 34 ms | Weizmann Institute | D[2] |
| 2026-08 | Спаренные коаксиальные корпуса λ/4 для двухрельсовых кубитов | Quantum Circuits | D[3] |
Ограничивающий показатель — объём, а не Q: ни выхода годных на корпус, ни стоимости, ни времени подстройки не опубликовано.
Производство, материалы и цепочка поставок
Корпуса вытачиваются на ЧПУ или электроэрозионно из заготовок высокой чистоты, полируются, герметизируются и подстраиваются поштучно. Связывающее ограничение — объём криостата, а не площадь пластины: картина, обратная планарной дорожной карте. Ничто не интегрировано на кристалле, поэтому каждая мода тянет собственный коаксиал до комнатной температуры; на уровне 10³ мод стеной становятся число коаксиалов и площадь холодной плиты, а 10⁴–10⁶ недостижимы. Helium от Alice & Bob на 18 мод потребляет ~40 kW в масштабе всей системы C[4]. Механическая обработка у каждого поставщика своя, сторонней фабрики (foundry) резонаторов не найдено; единственный названный поблизости внешний поставщик — NASA Jet Propulsion Laboratory — изготавливает криогенный управляющий чип D-Wave, а не корпуса C[7]. Рефрижераторы сконцентрированы на Bluefors, которой принадлежит и Cryomech G. Правил экспортного контроля, специфичных для корпусов резонаторов, не найдено; экспозиция идёт через общие ограничения на станочное оборудование.
Роль в стеке
Даёт корпуса для бозонной моды резонатора и, следовательно, для кот- и GKP-кодирований, двухрельсового стирания (erasure) и гейтов через анциллу. Заменяет планарную литографию и конфликтует с плотной 2D-укладкой: сантиметровые корпуса не могут последовать за трансмонами к 10⁴–10⁶ на одном кристалле. В производный такт он не вносит ничего — 1.44 µs производного раунда против измеренных 2.8 µs на кот-пути и 2.8 µs против измеренных ~2 µs на двухрельсовом, — задавая время жизни, а не тайминг. Смежный пустой слот — групповой или пластинный (wafer-scale) техпроцесс изготовления бозонных мод. Верификация: Q 2013 года и время жизни 2023 года — результаты одиночных групп, причём разных; для корпусов λ/4 2026 года добротность не публиковалась D[3].
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Alice & Bob | разработчик | Франция | Сама изготавливает корпуса резонаторов для котов; следующими заявлены чипы на 48 котов | C[4] |
| D-Wave | разработчик | США | Участок в New Haven изготавливает коаксиальные двухрельсовые пары λ/4 | D[3] |
| NASA JPL | поставщик | США | Изготавливает часть криогенного управляющего чипа D-Wave | C[7] |
| Bluefors | поставщик | Финляндия | Рефрижераторы растворения — тот объём, за который борются эти корпуса | G |
Деньги.
2026-01-20 · D-Wave · поглощение Quantum Circuits · $550 M · — · закрыто G
2026-01-06 · D-Wave · кристальное криогенное управление, часть изготовлена JPL · — · объявлено C[7]
2026-08-06 · D-Wave · отчёт за 2-й квартал · заказы за 1-е полугодие 35.5 M, обязательства 40.7 M · отражено в отчётности G
Рынок и цепочка поставок. Рынка механической обработки резонаторов не существует: у каждого поставщика свой небольшой внутренний участок, и он же — единая точка отказа. Переговорная сила находится у изготовителей криостатов. Платят G1 и G3; G4 не платит.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства, специфичного для этого механического техпроцесса, не найдено, и ни один стандарт не покрывает квалификацию резонаторов.
Дорожные карты и послужной список. Дорожной карты по плотности или стоимости резонаторов не существует. Alice & Bob заявляет модернизацию Helium до чипов на 48 котов, что не подтверждено C[4]; лестница D-Wave DR17 → DR49 → DR181 подразумевает рост числа корпусов без какого-либо производственного плана RG. Оба молчат там, где дорожная карта по ASIC была бы предельно конкретной.
Стратегическое прочтение. Именно этот техпроцесс объясняет, почему у бозонной ветви хороша структура ошибок и плоха плотность; он превращается в обузу в тот момент, когда планарный двухрельсовый подход или кристальный GKP выйдут на такие же доли стирания.
Открытая ниша: характеризация добротности резонаторов и потерь в шве как услуга третьей стороны — каждый показатель здесь заявлен той же группой, которая изготовила корпус.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить к 2028, если какой-либо поставщик опубликует выход годных на корпус или корпус размером меньше сантиметра при сопоставимой Q; понизить оценку, если механические участки будут молчать и дальше, пока планарные кубиты со стиранием масштабируются. Лучший случай, 2029: массивы резонаторов группового изготовления. Худший случай: корпуса ручной обработки бессрочно, что удерживает ветвь на уровне около 10² мод. Открытые вопросы: повышает ли бесшовная обработка Q; какова реальная стоимость одной моды? Следить за чипом Alice & Bob на 48 котов и за DR49 у D-Wave.
Источники
[1] Reagor, Paik, Catelani, Sun, Axline, Holland, Pop, Masluk, Brecht, Frunzio, Devoret, Glazman, Schoelkopf (Yale) · "Reaching 10 ms single photon lifetimes for superconducting aluminum cavities" · arXiv:1302.4408 · 2013-02-18 — https://arxiv.org/abs/1302.4408
[2] Milul, Guttel, Goldblatt, Hazanov, Joshi, Chausovsky, Kahn, Çiftyürek, Lafont, Rosenblum (Weizmann Institute) · "Superconducting cavity qubit with tens of milliseconds single-photon coherence time" · PRX Quantum 4, 030336 · 2023-09-14 — https://journals.aps.org/prxquantum/abstract/10.1103/PRXQuantum.4.030336
[3] Quantum Circuits / D-Wave · dual-rail qubits in pairs of 3D λ/4 coaxial microwave cavities · Nature 656, 47 · 2026-08-05 — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y
[4] Alice & Bob · "Alice & Bob unveils first quantum system" (Helium, 18 cat qubits, ~40 kW, 48-cat upgrade claimed) · newsroom · 2026-06-10 C — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/
[5] Putterman et al. (AWS/Caltech) · "Hardware-efficient quantum error correction using concatenated bosonic qubits" (Ocelot) · Nature 638, 927–934 · 2025-02-26 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7
[6] Nord Quantique · single-mode GKP characterisation, T1 360 µs · arXiv:2607.06718 · 2026-07 — https://arxiv.org/abs/2607.06718
[7] D-Wave · "D-Wave Demonstrates First Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits" · press release · 2026-01-06 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-demonstrates-first-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
[8] D-Wave · "D-Wave to acquire Quantum Circuits Inc." · press release · 2026-01-07 C — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/
Открытые пункты верификации
Показатель 34 ms получен в Weizmann Institute (T1 25.6 ms, T2 34 ms), а не группой из линии Yale, и ни аннотация, ни использованное журнальное изложение не утверждают, что резонатор имеет ниобиевое покрытие.
Ни у одного поставщика не найдено показателей выхода годных на корпус, времени подстройки или стоимости.
Независимого воспроизведения ни Q > 0.5×10⁹ 2013 года, ни времени жизни 2023 года не обнаружено; оба результата получены одиночными группами.
Распространяется ли роль JPL в управляющем чипе D-Wave на механическое изготовление корпусов резонаторов, в источнике [7] не сказано; данная справка исходит из того, что нет.
AWS [5] и Nord Quantique [6] используют механически изготовленные корпуса, но ничего не публикуют о самом техпроцессе, поэтому они приведены для контекста и не указаны как акторы этого слоя.
III-V MBE heterostructures (InAs–Pb wires, QD sources)
Molecular-beam epitaxy of III-V nanostructures with vacuum-unbroken superconductor shells for Majorana wires, and of quantum dots for single-photon sources.
Verdict. The process works and is single-source; falsified as a reproducible platform unless a group outside Microsoft publishes an independently grown InAs–Pb device with comparable parity signatures by 2028.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Two unrelated devices share a tool class. The first is a III-V nanowire or 2DEG grown by molecular-beam epitaxy with a superconductor deposited in the same vacuum, so the interface is never exposed: aluminium through 2025, lead in the 2026 tetron as the higher-gap shell D[1]. The second is GaAs-based quantum dots as single-photon sources, same reactors, different physics G. The lineage dates to 2018; its founding result, quantized Majorana conductance, was retracted on 2021-03-08 D[5].
a mostly fabricated (0.75) · b a process, not a clock · c none · d none
e none · f disorder-dominated · g molecular-beam epitaxy
Physics & limits
The floor is disorder. Unintentional doping, interface roughness and shell strain produce trivial sub-gap Andreev states whose signatures mimic Majorana modes, which is the Nature dispute: Legg argues the regions used for parity readout are disordered and gapless D[3]. Lead raises the induced gap above aluminium, though no Pb-shell gap value is published D[1]. Moving the floor means a mean free path well above the coherence length, verified by a published mobility or disorder metric rather than device outcomes; none exists, which is why a materials argument runs through transport data.
Engineering state of the art
| Year | Figure | Who | Tag+key |
|---|---|---|---|
| 2018 | Quantized-conductance Majorana claim; retracted 2021-03-08 | Delft (Kouwenhoven et al.) | D[5] |
| 2025-02 | InAs–Al stack supports 1% parity assignment error | Microsoft Azure Quantum | D[2] |
| 2026-06 | InAs–Pb stack, higher-gap shell, ~20 s parity switching, one wire | Microsoft Quantum | D[1] |
| No yield, uniformity or disorder figure is published; the only public scaling aid is an rf method resolving wire-end-state splitting to µeV for per-device bring-up D[1]. |
Manufacturing, materials & supply chain
Growth needs a III-V MBE reactor under ultra-high vacuum with in-situ superconductor deposition, keeping the interface clean enough for a hard gap. Microsoft's recipe is in-house, and since 2025-11-13 the full Majorana chip core is fabricated at Lyngby in Denmark PG; nobody outside has grown an equivalent stack, so one recipe in one building is the path's single point of failure D[3]. An independent III-V base exists for another geometry: Eindhoven-grown InSb wires carry QuTech's Kitaev devices D[4]. Export exposure is asymmetric: the BIS rule of 2024-09-06 created quantum classifications including 3C907 for epitaxial materials, but none for MBE growth equipment — the wafer is controlled, the reactor is not P[6].
Role in the stack
Everything in the topological path stands on this stack: encoding, readout and the unbuilt gate inherit its disorder. It provides no clock and no fidelity, only the ceiling on everyone else's; its one load-bearing fact is negative: no independent replication D[3]. The same tool class supplies quantum-dot single-photon sources to the photonic path G. Verification here is materials verification and does not exist: the Nature exchange of 2026-06-24 disputes transport data from one laboratory's wafers, Microsoft conceding nothing D[3]; no second laboratory has attempted the Pb shell.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | developer | US | Grows and consumes the InAs–Pb stack; fab in Lyngby | PG |
| DARPA | investor | US | Funds both users: US2QC final stage, QBIT Stage A | G |
Money. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC enters its final stage · undisclosed · DARPA · announced G. 2025-11-13 · Microsoft · Lyngby (DK) Majorana chip-core fab · >DKK 1 bn national total, Microsoft's outlay undisclosed · announced PG. 2026-06-16 · Quandela · DARPA QBIT Stage A selection · announced G.
Market & supply chain. MBE reactors are a small merchant market, but the tool is not the bottleneck: the recipe is, and it is not for sale. G3/G4 pay for the wires, G6 for the photon sources.
IP & standards. No dated patent count specific to this process as of 4 Sep 2026; no standard covers these interfaces.
Roadmaps & track record. (three wire generations, 2018 → InAs–Al 2025 → InAs–Pb 2026, promised as the base for fault tolerance by 2029; status 4 Sep 2026: materials delivered, no yield or disorder metric published) C[7]. Lyngby opened as announced; the retracted 2018 result is why outsiders discount later ones.
Strategic reading. While the recipe stays secret every claim above it is unfalsifiable from outside; independent replication either way is worth more than another Microsoft device. Success means a stack nobody can second-source; failure moves value to the InSb base.
Open niche: Auditing public transport and spectroscopy data across the wire generations for internal consistency is materials QCVV needing no growth access.
Outlook & open questions
Falsifiable in 12–24 months: an outside lab publishing an independently grown epitaxial-Pb wire; any published mobility, yield or disorder metric from Microsoft. Confirm on the first; without it the dispute is unresolvable. Best case, an academic group reproduces the stack; worst case, the recipe stays proprietary and the path unauditable to 2029. Open: the Pb-shell induced gap; yield per wafer; whether anyone outside Microsoft attempts the Pb shell.
Sources
[1] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[2] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[3] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[4] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft, TU Eindhoven, CSIC) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[5] Zhang, Liu, Gazibegovic et al. (Kouwenhoven) — "Quantized Majorana conductance" — Nature 556, 74–79, 2018-03-28; retracted 2021-03-08 (doi 10.1038/s41586-021-03373-x) — https://www.nature.com/articles/nature26142
[6] Arnold & Porter — "Commerce Implements Export Controls on Semiconductor, Additive Manufacturing, and Quantum Computing Items" (on the BIS interim final rule of 2024-09-06) P — 2024-09 — https://www.arnoldporter.com/en/perspectives/advisories/2024/09/semiconductor-additive-manufacturing-and-quantum-computing
[7] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[8] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Open verification items
No induced-gap value, mobility, disorder or yield metric is published for any generation of the InAs–Al or InAs–Pb stack, so the "higher gap" claim for lead is qualitative. No dated revenue or market-share figure for merchant MBE tool vendors was obtained; the Riber financial-results page returned 404. The exact scope of ECCN 3C907 was read from a legal advisory, not from the Federal Register text, so whether a superconductor–semiconductor hybrid wafer falls inside it is unconfirmed.
Гетероструктуры III-V, выращенные MBE (провода InAs–Pb, источники на квантовых точках)
Молекулярно-лучевая эпитаксия наноструктур III-V со сверхпроводящими оболочками, наносимыми без разрыва вакуума, для майорановских проводов, а также квантовых точек для однофотонных источников.
Вердикт. Процесс работает и имеет единственный источник; фальсифицируется как воспроизводимая платформа, если к 2028 году группа вне Microsoft не опубликует независимо выращенный прибор InAs–Pb с сопоставимыми признаками чётности.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Два никак не связанных между собой прибора используют один класс оборудования. Первый — нанопровод или 2DEG на основе III-V, выращенный молекулярно-лучевой эпитаксией, со сверхпроводником, осаждённым в том же вакууме, так что граница раздела никогда не выносится на воздух: алюминий вплоть до 2025 года, свинец — в тетроне 2026 года как оболочка с большей щелью D[1]. Второй — квантовые точки на основе GaAs в качестве однофотонных источников: те же реакторы, другая физика G. Родословная восходит к 2018 году; её основополагающий результат, квантованная майорановская проводимость, был отозван 2021-03-08 D[5].
a преимущественно изготовлен (0.75) · b это процесс, а не такт · c нет · d нет
e нет · f доминирует беспорядок · g молекулярно-лучевая эпитаксия
Физика и пределы
Пол задаётся беспорядком. Непреднамеренное легирование, шероховатость границы раздела и напряжения в оболочке порождают тривиальные подщелевые андреевские состояния, чьи сигнатуры имитируют майорановские моды, — в этом и состоит спор на страницах Nature: Легг доказывает, что области, используемые для считывания чётности, разупорядочены и бесщелевые D[3]. Свинец поднимает наведённую щель выше алюминиевой, хотя ни одного значения щели для Pb-оболочки не опубликовано D[1]. Сдвинуть этот пол означает получить длину свободного пробега существенно выше длины когерентности, подтверждённую опубликованной подвижностью или метрикой беспорядка, а не результатами приборов; ничего этого нет — потому-то материаловедческий спор и идёт через транспортные данные.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2018 | Заявление о квантованной майорановской проводимости; отозвано 2021-03-08 | Delft (Kouwenhoven et al.) | D[5] |
| 2025-02 | Стек InAs–Al обеспечивает ошибку отнесения чётности 1% | Microsoft Azure Quantum | D[2] |
| 2026-06 | Стек InAs–Pb, оболочка с большей щелью, переключение чётности ~20 s, один провод | Microsoft Quantum | D[1] |
| Ни выхода годных, ни однородности, ни показателя беспорядка не опубликовано; единственное публичное подспорье для масштабирования — радиочастотный метод, разрешающий расщепление концевых состояний провода до µeV для поприборного вывода на режим D[1]. |
Производство, материалы и цепочка поставок
Рост требует реактора MBE для III-V в сверхвысоком вакууме с осаждением сверхпроводника in situ, удерживающего границу раздела достаточно чистой для жёсткой щели. Рецептура Microsoft разработана внутри компании, и с 2025-11-13 полное ядро майорановского чипа изготавливается в Люнгбю в Дании PG; никто снаружи эквивалентного стека не вырастил, так что одна рецептура в одном здании и есть единая точка отказа всего этого пути платформы D[3]. Независимая база III-V существует для другой геометрии: выращенные в Эйндховене провода InSb несут на себе кубитные приборы QuTech на цепочках Китаева D[4]. Экспортная уязвимость асимметрична: правило BIS от 2024-09-06 создало квантовые классификации, включая 3C907 для эпитаксиальных материалов, но ни одной — для ростового оборудования MBE: пластина контролируется, реактор нет P[6].
Роль в стеке
Всё в топологическом пути платформы стоит на этом стеке: кодирование, считывание и непостроенный гейт наследуют его беспорядок. Он не даёт ни такта, ни точности (fidelity), а лишь потолок для всех остальных; его единственный несущий факт отрицателен: независимого воспроизведения нет D[3]. Тот же класс оборудования поставляет однофотонные источники на квантовых точках фотонному пути платформы G. Верификация здесь — это верификация материалов, и её не существует: обмен репликами в Nature от 2026-06-24 оспаривает транспортные данные, полученные на пластинах одной лаборатории, причём Microsoft не уступает ничего D[3]; вторая лаборатория за Pb-оболочку даже не бралась.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что делают | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| Microsoft Quantum | разработчик | США | Выращивают и потребляют стек InAs–Pb; фабрика в Люнгбю | PG |
| DARPA | инвестор | США | Финансирует обоих пользователей: финальная стадия US2QC, QBIT Stage A | G |
Деньги. 2025-02-06 · Microsoft · US2QC входит в финальную стадию · сумма не раскрыта · DARPA · объявлено G. 2025-11-13 · Microsoft · производство ядра майорановского чипа в Люнгбю (Дания) · >DKK 1 bn совокупно по стране, собственные затраты Microsoft не раскрыты · объявлено PG. 2026-06-16 · Quandela · отбор в DARPA QBIT Stage A · объявлено G.
Рынок и цепочка поставок. Реакторы MBE — небольшой коммерческий рынок, но узкое место не в оборудовании: оно в рецептуре, а она не продаётся. За провода платят G3/G4, за фотонные источники — G6.
ИС и стандарты. Датированного числа патентов именно по этому процессу по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; ни один стандарт эти границы раздела не покрывает.
Дорожные карты и послужной список. (три поколения проводов, 2018 → InAs–Al в 2025 → InAs–Pb в 2026, обещаны как база для отказоустойчивости к 2029 году; статус на 4 сентября 2026 г.: материалы поставлены, ни выхода годных, ни метрики беспорядка не опубликовано) C[7]. Люнгбю открылся, как и было объявлено; отозванный результат 2018 года — вот почему внешние наблюдатели дисконтируют все последующие.
Стратегическое прочтение. Пока рецептура остаётся секретной, любое утверждение выше неё нефальсифицируемо снаружи; независимое воспроизведение — с любым исходом — стоит больше, чем ещё один прибор Microsoft. Успех означает стек, который никто не сможет продублировать вторым источником; провал переносит стоимость на базу InSb.
Открытая ниша: Аудит публичных транспортных и спектроскопических данных по всем поколениям проводов на внутреннюю согласованность — это материаловедческий QCVV, не требующий доступа к ростовому оборудованию.
Прогноз и открытые вопросы
Фальсифицируемо за 12–24 месяца: сторонняя лаборатория публикует независимо выращенный провод с эпитаксиальным Pb; любая опубликованная Microsoft подвижность, выход годных или метрика беспорядка. Подтверждение — по первому пункту; без него спор неразрешим. Лучший случай — академическая группа воспроизводит стек; худший — рецептура остаётся закрытой, а путь платформы неаудируемым вплоть до 2029 года. Открытые вопросы: наведённая щель Pb-оболочки; выход годных на пластину; возьмётся ли кто-нибудь вне Microsoft за Pb-оболочку.
Источники
[1] Aghaee et al. (Microsoft Quantum) — "20 Second Parity Lifetime in an InAs–Pb Tetron Device" — arXiv:2606.03884 — 2026-06-02 — https://arxiv.org/abs/2606.03884
[2] Microsoft Azure Quantum — "Interferometric single-shot parity measurement in InAs–Al hybrid devices" — Nature 638, 651–655 — 2025-02-19 — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2
[3] Legg — "On the robustness of topological gap detection via transport" — Nature, Matters Arising — 2026-06-24 (Microsoft reply same day) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8
[4] van Loo, Zatelli, Steffensen, Roovers et al. (QuTech/TU Delft, TU Eindhoven, CSIC) — "Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain" — Nature 650 — 2026-02-11 — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7
[5] Zhang, Liu, Gazibegovic et al. (Kouwenhoven) — "Quantized Majorana conductance" — Nature 556, 74–79, 2018-03-28; retracted 2021-03-08 (doi 10.1038/s41586-021-03373-x) — https://www.nature.com/articles/nature26142
[6] Arnold & Porter — "Commerce Implements Export Controls on Semiconductor, Additive Manufacturing, and Quantum Computing Items" (on the BIS interim final rule of 2024-09-06) P — 2024-09 — https://www.arnoldporter.com/en/perspectives/advisories/2024/09/semiconductor-additive-manufacturing-and-quantum-computing
[7] Microsoft — "Majorana 2: a scalable, error-corrected quantum processor" — Azure Quantum blog C — 2026-06 — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor
[8] DARPA — "Quantum computing approaches" (US2QC) — DARPA news — 2025-02-06 — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Открытые пункты верификации
Ни значения наведённой щели, ни подвижности, ни метрики беспорядка или выхода годных не опубликовано ни для одного поколения стека InAs–Al или InAs–Pb, поэтому утверждение о «большей щели» у свинца остаётся качественным. Датированных показателей выручки или доли рынка коммерческих поставщиков оборудования MBE получить не удалось; страница финансовых результатов Riber вернула 404. Точный охват ECCN 3C907 прочитан по юридическому обзору, а не по тексту Federal Register, поэтому попадает ли под него гибридная пластина «сверхпроводник — полупроводник», не подтверждено.
Diamond growth / implantation (NV, SiV, SnV)
Plasma CVD growth of single-crystal diamond, ion implantation and annealing to form NV, SiV or SnV centres, and undercut etching to build the nanophotonics around them.
Verdict. Two independent lotteries — where the ion stops and how the cavity lands on it — multiply into single-digit device yield; 2 of 327 SnV cavities above cooperativity one is the honest state of the art.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
Plasma CVD grows single-crystal diamond on a seed; nitrogen, silicon or tin is implanted; a high-temperature anneal mobilises vacancies that bind the impurity into a colour centre; the optical structure is then cut from the bulk. That last step is the defining constraint: there is no diamond-on-insulator wafer and no sacrificial layer, so cavities are released by undercut etching of the same crystal that hosts the defect. Implantation-based fabrication matured around 2010; QuTech's 2026 SnV study sets the benchmark D[1].
Coordinates: engineered placement of a natural defect, no mobility and no control step, Pauli error once fabricated, diamond fabrication with no CMOS analogue.
Physics & limits
Three independent things must go right at one site. The ion must stop where intended: straggle is tens of nanometres, an order worse than STM donor placement. It must convert into an optically good centre — only a fraction take the wanted charge state, and residual damage broadens the line. Then the etched cavity must put its field maximum on that centre: cooperativity goes as g²/κγ, with g set by position inside a mode a few hundred nanometres across. Multiply three partial yields: 2 of 327 devices above cooperativity one D[1]. Only deterministic single-ion implantation with event detection, or in-growth delta doping with registration, moves that floor; neither exists at device scale.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2024-05-15 | implanted SiV nanophotonic nodes at 0.69(7) over 35 km of fibre | Harvard | D[4] |
| 2026-01-15 | fibre microcavity around a bulk NV raises collection ~0.05% → ~0.5% | QuTech | D[6] |
| 2026-06-25 | 327 SnV nanocavity devices on two chips, 2 above cooperativity one | QuTech | D[1] |
Dominant term: device yield. The fibre microcavity is a fabrication answer as much as an optical one: the resonator sits outside the crystal, removing the undercut-etch lottery.
Manufacturing, materials & supply chain
Element Six is the only named merchant supplier, selling plates by catalogue; its DNV-B1 grade (2020-06-15) targets NV ensembles, while single-defect work needs electronic-grade single crystal C[2]. Growth capacity sits in the UK and California, no second source found C[2]. Implantation runs on general-purpose accelerators; ¹²C-enriched growth costs more. Nothing is on a 300 mm path: millimetre-scale plates processed individually, with no published wafer count, cost or throughput. No ECCN names diamond growth or colour centres, so export exposure is nil. Burden passed upward: a laser and a detector per site.
Role in the stack
Provides the host crystal colour-centre spins and their gates require, hence the defect-node path. It is the counterpart of STM hydrogen lithography, not a substitute: implantation buys area throughput at two orders of placement precision, and neither route publishes a yield distribution. Verification: the 327-device figure is one institution, in a news release rather than a peer-reviewed paper as of 4 Sep 2026, with nothing to replicate it against.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | research | Netherlands | SnV nanocavity fabrication, yield data | D[1] |
| Element Six | supplier | UK | Merchant CVD diamond plates | C[2] |
| Harvard | research | USA | Implanted SiV nanophotonics | D[4] |
| Quantum Brilliance | developer | Australia | Room-temperature units | P[3] |
| QuantumDiamonds | developer | Germany | NV microscopy, Munich | P[3] |
Money. 2026-07 · QuantumDiamonds · grant and equity · EUR 91 M, EUR 76 M of it EU Chips Act · financing a EUR 152 M Munich facility · closed P[3]. 2025-01 · Quantum Brilliance · Series A · USD 20 M · ~USD 58 M cumulative · closed P[3]. No QBI stage names diamond manufacturing.
Market & supply chain. One substrate supplier with no second source is the concentration risk; accelerators and etch tools are generic. Unit economics are unpublished. Pays into G6 and sensing.
IP & standards. No dated patent family from a named database as of 4 Sep 2026; Element Six's DNV grades are a de facto benchmark.
Roadmaps & track record. QuTech (modular-computing programme · on schedule) D[1]. QuantumDiamonds (Munich facility, 2026-07 · too new to judge) P[3]. Quantum Brilliance (units at three laboratories · delivered, dates unstated) P[3]. No actor publishes a dated yield target.
Strategic reading. Element Six wins in every scenario: it sells substrate to actors who compete with each other, not it. The fibre microcavity is the quiet threat — a resonator outside the crystal removes most of the nanofabrication problem.
Open niche: every laboratory reports yield on its own terms. A common definition — cooperativity, linewidth and coherence measured alike over a stated device population — is a measurement standard a small QCVV company can sell without a fab.
Outlook & open questions
Confirm/demote (12–24 months): deterministic single-ion implantation with event detection, or percent-level cooperativity yield, confirms; two more years at sub-percent demotes this to a research process. Best case 2029: chip-scale arrays with tens of usable nodes. Worst case: every node stays hand-selected. Open: (1) can implantation precision approach one nanometre; (2) does a second merchant supplier appear; (3) does external-cavity coupling displace monolithic nanophotonics.
Sources
[1] QuTech · "A step toward faster quantum networks" (327 SnV nanocavity devices on two chips, 2 above cooperativity one; funders listed) · institutional release · 2026-06-25 · https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D
[2] Element Six · "Element Six launches DNV-B1, its first commercially-available, general-purpose quantum grade diamond" (NV-ensemble grade; UK and California production) · company release · 2020-06-15 · https://www.e6.com/en/about/news/dnv-b1-launch C
[3] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[4] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[5] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gates below 0.1% on implanted registers; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[6] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection with a fibre microcavity · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
Open verification items
- The 327-device SnV yield is published as an institutional news item [1]; the underlying peer-reviewed paper was not located, so the figure is single-source and unreplicated.
- Element Six's quantum-technologies product page returned 404 on 2026-09-04; no dated capacity, revenue or investment figure specific to its quantum segment was found, and its sole-supplier status rests on a secondary survey [3].
- Implantation straggle is stated as tens of nanometres from platform convention, not from a dated measurement in the sources used; no source gives an ion-to-usable-centre conversion yield.
- No cost per device, wafer count or throughput figure exists for any diamond quantum process.
- The main report's front-matter framing "327 SnV devices, cooperativity > 1" is corrected here: 2 of 327 devices exceeded cooperativity one.
Рост алмаза / имплантация (NV, SiV, SnV)
Плазменный CVD-рост монокристаллического алмаза, ионная имплантация и отжиг для формирования NV-, SiV- или SnV-центров, а также подтравливание для построения нанофотоники вокруг них.
Вердикт. Две независимые лотереи — где остановится ион и как ляжет на него резонатор — перемножаются в однозначный процент выхода годных приборов; 2 из 327 SnV-резонаторов с кооперативностью выше единицы — вот честное состояние дел.
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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Плазменный CVD выращивает монокристаллический алмаз на затравке; имплантируется азот, кремний или олово; высокотемпературный отжиг подвижняет вакансии, которые связываются с примесью в цветовой центр; затем оптическая структура вырезается из объёма. Именно последний шаг является определяющим ограничением: не существует ни пластины «алмаз-на-изоляторе», ни жертвенного слоя, поэтому резонаторы освобождаются подтравливанием того самого кристалла, в котором находится дефект. Технология изготовления на основе имплантации созрела примерно к 2010 году; исследование SnV, выполненное QuTech в 2026 году, задаёт ориентир D[1].
Координаты: инженерное размещение природного дефекта, отсутствие подвижности и шага управления, ошибка паулиевского типа после изготовления, алмазное производство без CMOS-аналога.
Физика и пределы
В одной точке должны одновременно сойтись три независимых обстоятельства. Ион обязан остановиться там, где задумано: разброс пробега составляет десятки нанометров — на порядок хуже, чем при STM-размещении доноров. Он должен превратиться в оптически качественный центр — лишь часть ионов принимает нужное зарядовое состояние, а остаточные радиационные повреждения уширяют линию. Далее вытравленный резонатор должен поместить максимум своего поля на этот центр: кооперативность идёт как g²/κγ, где g определяется положением внутри моды размером в несколько сотен нанометров. Перемножьте три частных выхода: 2 прибора из 327 с кооперативностью выше единицы D[1]. Сдвинуть этот пол способны только детерминированная одноионная имплантация с детектированием события либо дельта-легирование в процессе роста с регистрацией положения; ни того, ни другого на уровне приборов не существует.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег+ключ |
|---|---|---|---|
| 2024-05-15 | имплантированные SiV-узлы нанофотоники с 0.69(7) через 35 км волокна | Harvard | D[4] |
| 2026-01-15 | волоконный микрорезонатор вокруг объёмного NV поднимает сбор с ~0.05% до ~0.5% | QuTech | D[6] |
| 2026-06-25 | 327 SnV-нанорезонаторных приборов на двух чипах, 2 с кооперативностью выше единицы | QuTech | D[1] |
Доминирующий член: выход годных приборов. Волоконный микрорезонатор — ответ настолько же производственный, насколько и оптический: резонатор располагается вне кристалла, что снимает лотерею подтравливания.
Производство, материалы и цепочка поставок
Element Six — единственный названный коммерческий поставщик, продающий пластины по каталогу; его марка DNV-B1 (2020-06-15) ориентирована на ансамбли NV, тогда как работа с одиночными дефектами требует монокристалла электронного качества C[2]. Ростовые мощности расположены в Великобритании и Калифорнии, второго источника не обнаружено C[2]. Имплантация выполняется на ускорителях общего назначения; рост с обогащением по ¹²C стоит дороже. Ничто не находится на маршруте 300 мм: пластины миллиметрового масштаба обрабатываются поштучно, без публикуемого числа пластин, стоимости или производительности. Ни один ECCN не называет ни рост алмаза, ни цветовые центры, поэтому экспортная уязвимость нулевая. Нагрузка, передаваемая вверх: лазер и детектор на каждый узел.
Роль в стеке
Обеспечивает кристалл-носитель, необходимый спинам цветовых центров и их гейтам, — отсюда путь платформы на дефектных узлах. Это дополнение к водородной STM-литографии, а не её замена: имплантация покупает производительность по площади ценой двух порядков точности размещения, и ни один из маршрутов не публикует распределение выхода годных. Верификация: цифра в 327 приборов получена одним институтом, в пресс-релизе, а не в рецензируемой статье, по состоянию на 4 сентября 2026 г., и сопоставить её не с чем.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| QuTech | исследования | Нидерланды | Изготовление SnV-нанорезонаторов, данные по выходу годных | D[1] |
| Element Six | поставщик | Великобритания | Коммерческие CVD-пластины алмаза | C[2] |
| Harvard | исследования | США | Имплантированная SiV-нанофотоника | D[4] |
| Quantum Brilliance | разработчик | Австралия | Установки, работающие при комнатной температуре | P[3] |
| QuantumDiamonds | разработчик | Германия | NV-микроскопия, Мюнхен | P[3] |
Деньги. 2026-07 · QuantumDiamonds · грант и капитал · EUR 91 M, из них EUR 76 M по EU Chips Act · финансирование мюнхенского производства на EUR 152 M · сделка закрыта P[3]. 2025-01 · Quantum Brilliance · раунд A · USD 20 M · ~USD 58 M накопленным итогом · сделка закрыта P[3]. Ни одна стадия QBI не называет алмазное производство.
Рынок и цепочка поставок. Единственный поставщик подложек без второго источника — вот риск концентрации; ускорители и травильное оборудование универсальны. Юнит-экономика не публикуется. Работает на G6 и на сенсорику.
ИС и стандарты. Датированного патентного семейства из названной базы данных по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет; марки DNV от Element Six являются де-факто ориентиром.
Дорожные карты и послужной список. QuTech (программа модульных вычислений · в графике) D[1]. QuantumDiamonds (мюнхенское производство, 2026-07 · слишком свежо для оценки) P[3]. Quantum Brilliance (установки в трёх лабораториях · поставлены, даты не указаны) P[3]. Ни один актор не публикует датированной цели по выходу годных.
Стратегическое прочтение. Element Six выигрывает при любом сценарии: он продаёт подложки акторам, которые конкурируют друг с другом, а не с ним. Волоконный микрорезонатор — тихая угроза: резонатор вне кристалла снимает бо́льшую часть проблемы нанофабрикации.
Открытая ниша: каждая лаборатория отчитывается о выходе годных по своим собственным правилам. Общее определение — кооперативность, ширина линии и когерентность, измеренные единообразно по заявленной популяции приборов, — это стандарт измерений, который небольшая QCVV-компания может продавать, не имея фабрики.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить (12–24 месяца): детерминированная одноионная имплантация с детектированием события либо выход по кооперативности на уровне процентов подтверждает; ещё два года на субпроцентном уровне понижают это до исследовательского процесса. Лучший случай к 2029: массивы масштаба чипа с десятками пригодных узлов. Худший случай: каждый узел так и остаётся отобранным вручную. Открытые вопросы: (1) может ли точность имплантации приблизиться к одному нанометру; (2) появится ли второй коммерческий поставщик; (3) вытеснит ли связь с внешним резонатором монолитную нанофотонику.
Источники
[1] QuTech · "A step toward faster quantum networks" (327 SnV nanocavity devices on two chips, 2 above cooperativity one; funders listed) · institutional release · 2026-06-25 · https://qutech.nl/2026/06/25/a-step-toward-faster-quantum-networks/ D
[2] Element Six · "Element Six launches DNV-B1, its first commercially-available, general-purpose quantum grade diamond" (NV-ensemble grade; UK and California production) · company release · 2020-06-15 · https://www.e6.com/en/about/news/dnv-b1-launch C
[3] The Quantum Insider · "Top Diamond NV-Centre Quantum Computing Companies in 2026" · 2026-07-10 · https://thequantuminsider.com/2026/07/10/8-quantum-computing-companies-working-with-nv-centre-in-diamond-technology/ P
[4] Knaut, Suleymanzade, Wei, Assumpcao, Stas, Huan, Machielse, Bhaskar, Park, Lončar, Lukin (Harvard) · "Entanglement of nanophotonic quantum memory nodes in a telecom network" · Nature 629 · 2024-05-15 · https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z D
[5] Fujitsu and QuTech · "Fujitsu and QuTech realize high-precision quantum gates" (NV gates below 0.1% on implanted registers; no primary paper located) · The Quantum Insider · 2025-03-28 · https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ P
[6] Fischer et al. (QuTech, Delft) · cavity-enhanced NV photon collection with a fibre microcavity · Nature Communications · 2026-01-15 · https://www.nature.com/articles/s41467-025-66722-8 D
Открытые пункты верификации
- Выход годных 327 SnV-приборов опубликован как институциональная новость [1]; лежащая в основе рецензируемая статья не найдена, поэтому цифра остаётся односточниковой и невоспроизведённой.
- Страница продуктов Element Six по квантовым технологиям вернула 404 на 2026-09-04; датированных показателей мощности, выручки или инвестиций конкретно по её квантовому сегменту не найдено, а статус единственного поставщика опирается на вторичный обзор [3].
- Разброс пробега при имплантации указан как десятки нанометров исходя из принятых на платформе представлений, а не из датированного измерения в использованных источниках; ни один источник не даёт коэффициента конверсии «ион → пригодный центр».
- Ни для одного алмазного квантового процесса не существует показателя стоимости прибора, числа пластин или производительности.
- Формулировка из фронт-маттера основного отчёта «327 SnV devices, cooperativity > 1» здесь исправлена: кооперативность выше единицы превысили 2 прибора из 327.
STM hydrogen lithography (donors)
A scanning-tunnelling tip desorbs hydrogen from passivated Si(100) to open single sites, phosphine dopes them, and epitaxial silicon buries the donors — atom-precise, serial, and without a foundry equivalent.
Verdict. Eleven qubits at atom precision prove the physics; with one practitioner, no merchant tool and no published parallel-write scheme, this stays a boutique process whatever the 2033 target says.
Λ = error-suppression factor per code-distance step; QBI = DARPA Quantum Benchmarking Initiative (Stage A concept → B R&D plan → C government V&V); G1–G7 = the report's goal classes (see Actors & economics).
Identity & lineage
A hydrogen-terminated Si(100) surface is the resist. The tip removes hydrogen from selected dimers by electron-stimulated desorption; phosphine adsorbs only on the bare silicon; an anneal incorporates phosphorus substitutionally; low-temperature epitaxy buries the result. Hydrogen-resist patterning predates its qubit use by two decades; UNSW's Simmons group made a single-atom transistor in 2012 D[1] and SQC — branding the flow PAQMan — an 11-qubit processor in 2025 D[2].
Coordinates: engineered placement of a natural dopant, no mobility and no control step, Pauli error once fabricated, a fabrication class with no CMOS analogue.
Physics & limits
Throughput is the floor, structurally: one tip visits one site at a time, so the process scales as O(N) in qubits where photolithography scales as O(1) in wafers. In-plane registration inside the desorption window is near a lattice constant, but the donor's final position carries ~3 nm of uncertainty from segregation and diffusion during incorporation and encapsulation: the limiting step is thermal, not lithographic. Encapsulation temperature is the real trade: hot enough for good epitaxy moves donors, cold enough to freeze them leaves defects that dephase the electron. Only parallel exposure changes the scaling law.
Engineering state of the art
| year | figure | who | tag+key |
|---|---|---|---|
| 2012 | first single-atom transistor from a deterministically placed donor | UNSW | D[1] |
| 2025-12-17 | 11 qubits (9 nuclear, 2 electron ancilla), gates 99.10–99.99%, Bell to 99.5%, GHZ over eight nuclei | SQC | D[2]G |
Dominant term: device count. Every STM-donor device is fabricated individually; no parallel process exists at any scale and no placement-yield distribution is published.
Manufacturing, materials & supply chain
No vendor sells a turnkey donor-placement tool: the equipment (UHV STM, phosphine handling, epitaxy) is merchant, the recipe is not, so no second source can be procured. Feedstock is no longer scarce: enriched ²⁸Si from ASP Isotopes and, from 2026-07-16, US DOE silane at 99.9999% ²⁸Si P[8]. SkyWater supplies US resonators and packaging (2025-11-20) C[4], and IonQ, a competing platform vendor, closed its ~USD 1.8 B acquisition of SkyWater on 2026-07-31 G[5] — the sharpest supply risk here. Export control does not bite: no ECCN covers STM lithography and 4A906 starts at 34 qubits G[7]. Burden at scale is unknown — no device beyond eleven qubits exists.
Role in the stack
Provides the donor-spin carrier and, through it, hyperfine-gated registers and spin-to-charge readout; it substitutes for foundry CMOS at placement, trading wafer throughput for unmatched precision. Nothing else in the stack requires it — the strategic weakness: a defect here cannot be routed around, and no other node gains from progress on it. Verification: the 11-qubit fidelities come from one paper by the only group practising the process D[2] — no second fabricator, and three fidelity framings across preprint, journal and main report.
Actors & economics
Who.
| Organisation | Role | Country | What exactly they do | Evidence |
|---|---|---|---|---|
| SQC | developer | Australia | Sole practitioner of STM donor placement | D[2] |
| SkyWater Technology | supplier | USA | Resonators and packaging | C[4] |
| IonQ | supplier | USA | Owns SkyWater since 2026-07-31 | G[5] |
| NVIDIA | supplier | USA | NVQLink interconnect, SQC among 17 builders | C[6] |
Money. 2025-11-06 · SQC · QBI Stage B · up to USD 15 M · DARPA · awarded G. 2026-03-24 and 2026-06-11 · SQC · equity · A$60 M combined · Australia's NRFC · closed G. 2026-06-11 · SQC · investment · undisclosed · Firgun Ventures · announced C[3]. 2026-07-31 · IonQ · acquisition of supplier SkyWater · ~USD 1.8 B · closed G[5].
Market & supply chain. There is no market: one operator, no merchant process. Cost per placed donor is unpublished, so unit economics cannot be checked against the 2033 target. Funds G2 and G3; G4 needs parallelisation that does not exist.
IP & standards. Foundational patents trace to the UNSW/Simmons line; no dated family count from a named database as of 4 Sep 2026, and no standard covers atom-precision placement.
Roadmaps & track record. SQC (2026-06 · commercial scale by 2033 RG · unmet, eleven qubits published). "Continuous scaling" and "a million qubits" appear in company material with no published mechanism C[3], so the target is unfalsifiable rather than ambitious.
Strategic reading. If a parallel-write scheme appears, a decade of recipe knowledge compounds into a real moat. Without one, the precision that makes the process attractive is what caps it, and value migrates to whoever puts donors in a foundry flow.
Open niche: at these device counts, per-device characterisation beats fleet statistics. Isolating the fabrication-error tail — placement scatter, incomplete desorption, encapsulation defects — from gate and readout error needs no fab.
Outlook & open questions
Confirm/demote (12–24 months): a dated parallel-fabrication announcement or a device beyond eleven qubits confirms a path past boutique scale; neither by 2028 demotes this to a physics tool. Best case 2029: above fifty donors with published yield. Worst case: a single-laboratory capability. Open: (1) is multi-tip or templated exposure feasible; (2) does SkyWater's new owner keep the relationship; (3) does anyone publish a placement-yield distribution.
Sources
[1] Fuechsle, Miwa, Mahapatra, Ryu, Lee, Warschkow, Hollenberg, Klimeck, Simmons (UNSW) · "A single-atom transistor" · Nature Nanotechnology 7, 242–246 · 2012 · https://www.nature.com/articles/nnano.2012.21 D
[2] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575; preprint arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[3] SQC · newsroom and technology pages (Bluefors 2025-09-29, AMD 2026-04-07, Firgun Ventures 2026-06-11, PAQMan process) · company pages · accessed 2026-09-04 · https://sqc.com/news/ C
[4] SQC · "SkyWater x SQC: Advancing Hybrid Quantum-Classical Computing" · company release · 2025-11-20 · https://sqc.com/news/skywater-and-sqc-advancing-hybrid-quantum-classical-computing C
[5] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[6] NVIDIA · "NVIDIA NVQLink connects quantum and GPU computing" (17 QPU builders incl. SQC) · newsroom · 2025-10-28 · https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing C
[7] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[8] US DOE Office of Isotope R&D and Production, via HPCwire · "DOE Advances Domestic Supply of Silicon, Germanium Isotopes for Quantum Computing" · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/ P
Open verification items
- Placement precision: no primary measurement of the incorporated-donor position distribution was located, so ~3 nm is used and the underlying distribution is listed as unpublished.
- SQC's newsroom dates the NVIDIA announcement 2025-10-29; NVIDIA's own newsroom dates the NVQLink launch 2025-10-28. The NVIDIA date is used.
- No dollar amounts disclosed for the Firgun Ventures investment or the SkyWater and AMD agreements; the A$60 M NRFC total is not itemised by tranche on SQC's pages.
- No parallelisation scheme for STM donor placement has been published by SQC or any other group, and no SQC statement was found on IonQ's acquisition of SkyWater.
Водородная STM-литография (доноры)
Остриё сканирующего туннельного микроскопа десорбирует водород с пассивированной поверхности Si(100), открывая одиночные площадки, фосфин легирует их, а эпитаксиальный кремний заращивает доноры — атомарно точно, последовательно и без фабричного (foundry) эквивалента.
Вердикт. Одиннадцать кубитов с атомарной точностью подтверждают физику; но при единственном исполнителе, отсутствии установки на рынке и неопубликованной схеме параллельной записи это остаётся штучным процессом, что бы ни утверждала цель на 2033 год.
Λ = коэффициент подавления ошибки 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. «Акторы и экономика»).
Идентичность и происхождение
Резистом служит поверхность Si(100), терминированная водородом. Остриё снимает водород с выбранных димеров электронно-стимулированной десорбцией; фосфин адсорбируется только на оголённом кремнии; отжиг встраивает фосфор в узлы решётки по механизму замещения; низкотемпературная эпитаксия заращивает результат. Формирование рисунка по водородному резисту старше своего кубитного применения на два десятилетия; группа Simmons в UNSW изготовила одноатомный транзистор в 2012 году D[1], а SQC, давшая маршруту имя PAQMan, — 11-кубитный процессор в 2025-м D[2].
Координаты: инженерно заданное размещение естественной примеси, ни подвижности, ни собственного шага управления, паулиевская ошибка после изготовления, класс производства без аналога в CMOS.
Физика и пределы
Полом здесь структурно является производительность: одно остриё посещает по одной площадке за раз, поэтому процесс масштабируется как O(N) по кубитам там, где фотолитография масштабируется как O(1) по пластинам. Совмещение в плоскости внутри окна десорбции близко к постоянной решётки, но конечное положение донора несёт ~3 nm неопределённости из-за сегрегации и диффузии при встраивании и заращивании: ограничивающий шаг тепловой, а не литографический. Настоящий размен — температура заращивания: достаточная для хорошей эпитаксии сдвигает доноры, а достаточно низкая, чтобы их заморозить, оставляет дефекты, расфазирующие электрон. Закон масштабирования меняет только параллельная экспозиция.
Инженерное состояние (state of the art)
| Год | Показатель | Кто | Тег |
|---|---|---|---|
| 2012 | Первый одноатомный транзистор на детерминированно размещённом доноре | UNSW | D[1] |
| 2025-12-17 | 11 кубитов (9 ядерных, 2 электронные анциллы), гейты 99.10–99.99%, состояние Белла до 99.5%, GHZ по восьми ядрам | SQC | D[2]G |
Доминирующий член: число изготовленных приборов. Каждое донорное устройство на STM изготавливается поштучно; параллельного процесса не существует ни в каком масштабе, а распределение выхода годных по размещению не опубликовано.
Производство, материалы и цепочка поставок
Установку для размещения доноров «под ключ» не продаёт никто: оборудование (STM в сверхвысоком вакууме, обращение с фосфином, эпитаксия) рыночное, а рецепт — нет, поэтому второй источник закупить негде. Исходное сырьё больше не в дефиците: обогащённый ²⁸Si от ASP Isotopes и, с 2026-07-16, силан US DOE с чистотой 99.9999% по ²⁸Si P[8]. SkyWater поставляет резонаторы и корпусирование в США (2025-11-20) C[4], а IonQ, поставщик конкурирующей платформы, 2026-07-31 закрыла приобретение SkyWater примерно за USD 1.8 B G[5] — самый острый риск поставок здесь. Экспортный контроль не срабатывает: STM-литография не покрыта ни одним ECCN, а 4A906 начинается с 34 кубитов G[7]. Нагрузка при масштабировании неизвестна — устройств более чем на одиннадцать кубитов не существует.
Роль в стеке
Предоставляет носитель «донорный спин», а через него — регистры с гейтами по сверхтонкой связи и спин-зарядовое считывание; на шаге размещения замещает фабричный CMOS, разменивая производительность по пластинам на непревзойдённую точность позиционирования. Больше ничто в стеке его не требует — в этом и стратегическая слабость: дефект здесь нельзя обойти маршрутом, а прогресс в нём не даёт выигрыша ни одному другому узлу. Верификация: точности (fidelity) на 11 кубитах происходят из одной статьи единственной группы, практикующей этот процесс D[2] — второго изготовителя нет, а формулировок точности три: в препринте, в журнале и в основном отчёте.
Акторы и экономика
Кто.
| Организация | Роль | Страна | Что именно делает с технологией | Свидетельство |
|---|---|---|---|---|
| SQC | разработчик | Австралия | Единственный практик STM-размещения доноров | D[2] |
| SkyWater Technology | поставщик | США | Резонаторы и корпусирование | C[4] |
| IonQ | поставщик | США | Владеет SkyWater с 2026-07-31 | G[5] |
| NVIDIA | поставщик | США | Интерконнект NVQLink, SQC среди 17 разработчиков | C[6] |
Деньги. 2025-11-06 · SQC · QBI Stage B · до USD 15 M · DARPA · присуждён G. 2026-03-24 и 2026-06-11 · SQC · вхождение в капитал · A$60 M суммарно · Australia's NRFC · закрыто G. 2026-06-11 · SQC · инвестиция · сумма не раскрыта · Firgun Ventures · объявлено C[3]. 2026-07-31 · IonQ · приобретение поставщика SkyWater · ~USD 1.8 B · закрыто G[5].
Рынок и цепочка поставок. Рынка нет: один оператор, рыночного процесса не существует. Стоимость одного размещённого донора не публикуется, поэтому юнит-экономику невозможно сверить с целью на 2033 год. Финансирует G2 и G3; для G4 нужно распараллеливание, которого нет.
ИС и стандарты. Базовые патенты восходят к линии UNSW/Simmons; датированного подсчёта семейств по поименованной базе по состоянию на 4 сентября 2026 г. нет, и размещение с атомарной точностью не покрыто ни одним стандартом.
Дорожные карты и послужной список. SQC (2026-06 · коммерческий масштаб к 2033 RG · не выполнено, опубликовано одиннадцать кубитов). «Непрерывное масштабирование» и «миллион кубитов» фигурируют в материалах компании без опубликованного механизма C[3], так что цель скорее нефальсифицируема, чем амбициозна.
Стратегическое прочтение. Если схема параллельной записи появится, десятилетие накопленного знания рецептов сложится в настоящий защитный ров. Без неё та самая точность, которая делает процесс привлекательным, его же и ограничивает, а стоимость мигрирует к тому, кто встроит доноры в фабричный маршрут.
Открытая ниша: при таких количествах приборов поштучная характеризация выигрывает у статистики по парку. Выделение хвоста производственных ошибок — разброса размещения, неполной десорбции, дефектов заращивания — из ошибок гейта и считывания собственной фабрики не требует.
Прогноз и открытые вопросы
Подтвердить/понизить (12–24 месяца): датированный анонс параллельного изготовления или устройство более чем на одиннадцать кубитов подтверждают наличие пути за пределы штучного масштаба; отсутствие того и другого к 2028 году понижает технологию до физического инструмента. Лучший случай к 2029: свыше пятидесяти доноров с опубликованным выходом годных. Худший случай: возможность, замкнутая на одну лабораторию. Открыто: (1) осуществима ли экспозиция несколькими остриями или по шаблону; (2) сохранит ли новый владелец SkyWater эти отношения; (3) опубликует ли кто-нибудь распределение выхода годных по размещению.
Источники
[1] Fuechsle, Miwa, Mahapatra, Ryu, Lee, Warschkow, Hollenberg, Klimeck, Simmons (UNSW) · "A single-atom transistor" · Nature Nanotechnology 7, 242–246 · 2012 · https://www.nature.com/articles/nnano.2012.21 D
[2] Edlbauer, Wang, Huq et al. (SQC) · "An 11-qubit atom processor in silicon" · Nature 648, 569–575; preprint arXiv:2506.03567 · 2025-12-17 · https://www.nature.com/articles/s41586-025-09827-w D
[3] SQC · newsroom and technology pages (Bluefors 2025-09-29, AMD 2026-04-07, Firgun Ventures 2026-06-11, PAQMan process) · company pages · accessed 2026-09-04 · https://sqc.com/news/ C
[4] SQC · "SkyWater x SQC: Advancing Hybrid Quantum-Classical Computing" · company release · 2025-11-20 · https://sqc.com/news/skywater-and-sqc-advancing-hybrid-quantum-classical-computing C
[5] IonQ · "IonQ Completes Acquisition of SkyWater Technology" · company release · 2026-07-31 · https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology G
[6] NVIDIA · "NVIDIA NVQLink connects quantum and GPU computing" (17 QPU builders incl. SQC) · newsroom · 2025-10-28 · https://nvidianews.nvidia.com/news/nvidia-nvqlink-quantum-gpu-computing C
[7] US Bureau of Industry and Security · "Implementation of Additional Export Controls: Quantum Computing Items" (ECCN 4A906, 3A904) · Federal Register · 2024-09-06 · https://www.federalregister.gov/documents/2024/09/06/2024-19633/implementation-of-additional-export-controls-certain-advanced-computing-items-supercomputer-and G
[8] US DOE Office of Isotope R&D and Production, via HPCwire · "DOE Advances Domestic Supply of Silicon, Germanium Isotopes for Quantum Computing" · 2026-07-16 · https://www.hpcwire.com/off-the-wire/doe-advances-domestic-supply-of-silicon-germanium-isotopes-for-quantum-computing/ P
Открытые пункты верификации
- Точность размещения: первичного измерения распределения положений встроенных доноров найти не удалось, поэтому используется ~3 nm, а само распределение помечено как неопубликованное.
- Ньюсрум SQC датирует анонс NVIDIA 2025-10-29; собственный ньюсрум NVIDIA датирует запуск NVQLink 2025-10-28. Используется дата NVIDIA.
- Долларовые суммы по инвестиции Firgun Ventures и по соглашениям со SkyWater и AMD не раскрыты; итог A$60 M от NRFC на страницах SQC по траншам не расписан.
- Схемы распараллеливания STM-размещения доноров не опубликовали ни SQC, ни какая-либо другая группа, и заявления SQC о приобретении SkyWater компанией IonQ обнаружить не удалось.
8Sources
Superconducting [S] [S1] Google Quantum AI, Willow fidelities / verifiable advantage (Oct 2025) — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/ · [S2] "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature (2024/25) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [S3] IBM Quantum hardware page — https://www.ibm.com/quantum/hardware · [S4] IBM, What's new Q2 2026 — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 · [S5] Zuchongzhi 3.0, PRL 134, 090601 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 · [S6] Rigetti Cepheus-1-108Q GA (Apr 2026) — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system · [S7] Toshiba double-transmon coupler, PRX 14, 041050 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 ; IQM CZ 99.93% / readout 99.94% — https://arxiv.org/abs/2508.16437 · [S8] Fluxonium CNOT 99.94% in 60 ns (Manucharyan group), PRX Quantum 6, 010349 — https://arxiv.org/abs/2407.15783 ; MIT fluxonium CZ 99.922%, PRX 13, 031035 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035 · [S9] Google colour code, Nature (May 2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 · [S10] Magic-state cultivation — https://arxiv.org/abs/2512.13908 · [S11] Google RL-steered QEC, Nature (Jul 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 · [S12] Zuchongzhi 3.2 below threshold, PRL (Dec 2025) — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 · [S13] USTC logical CNOT — https://arxiv.org/abs/2607.01473 · [S14] Zhejiang lattice surgery — https://arxiv.org/abs/2606.06598 · [S15] IBM "trusted quantum advantage" — https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-advantage ; https://arxiv.org/abs/2607.25941 · [S16] Relay-BP FPGA decoder — https://arxiv.org/abs/2510.21600 · [S17] IBM Nighthawk/Loon (Nov 2025) — https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance · [S18] IBM modular cryogenics (Aug 2026) — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics · [S19] Fujitsu/RIKEN 256 q — https://info.archives.global.fujitsu/global/about/resources/news/press-releases/2025/0422-01.html ; 10,000-qubit plan — https://quantumcomputingreport.com/fujitsu-to-develop-10000-plus-qubit-superconducting-quantum-computer-for-2030/ · [S20] SEEQC mK SFQ control (Nature Electronics, Mar 2026) — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/ · [S21] SEEQC–IBM SFQ under QBI — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/ · [S22] Atlantic Quantum joins Google — https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/ · [S23] IBM $10 B — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq · [S24] IQM Nasdaq listing — https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/ · [S25] OQC Series C — https://oqc.tech/company/newsroom/series-c · [S26] Rigetti Q1 2026 — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-reports-first-quarter-2026-financial-results · [S27] Willow early access — https://quantumcomputingreport.com/google-quantum-ai-is-now-accepting-proposals-for-early-access-to-their-willow-quantum-processor/ · [S28] DARPA QBI Stage B — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection ; https://quantumcomputingreport.com/darpas-quantum-benchmarking-initiative-qbi-advances-with-eleven-teams-moving-to-stage-b/ · [S29] IBM Starling/Blue Jay — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center ; 2023 roadmap — https://quantumcomputingreport.com/ibm-extends-roadmap-up-to-4158-qubits-using-multiprocessing-and-advanced-software/ · [S30] Rigetti 108-q update — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-provides-update-108-qubit-system · [S31] IQM roadmap — https://iqm.tech/technology/roadmap ; https://iqm.tech/press-releases/iqm-to-deliver-world-leading-300-qubit-quantum-computer-to-finland/
Bosonic [B] [B1] Alice & Bob bit-flip record — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record · [B2] Squeezed cat — https://alice-bob.com/newsroom/squeezed-cat-qubit/ ; https://arxiv.org/abs/2502.07892 · [B3] AWS Ocelot, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [B4] AWS cat–cat CNOT proposal — https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [B5] Nord Quantique GKP SPAM — https://arxiv.org/abs/2607.06718 · [B6] GKP qudits beyond break-even, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y · [B7] Dual-rail cavity CZ, Nature (Aug 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y ; https://arxiv.org/abs/2503.10935 · [B8] AWS transmon erasure check — https://arxiv.org/abs/2604.16292 · [B9] Aqumen Seeker — https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/ · [B10] Alice & Bob Helium — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ ; Series B extension — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/ · [B11] see [S28] · [B12] Nord Quantique valuation — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-$1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment ; QBI Stage B — https://www.hpcwire.com/off-the-wire/canadas-nord-quantique-selected-for-2nd-phase-of-darpa-quantum-benchmarking-initiative/ · [B13] D-Wave acquires QCI — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/ · [B14] Alice & Bob roadmap — https://alice-bob.com/roadmap.md · [B15] Nord Quantique — https://www.nordquantique.com/ · [B16] D-Wave gate-model roadmap — https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/ · [B17] Gouzien et al., cat-qubit ECC estimate — https://arxiv.org/abs/2302.06639 · [B18] LDPC-cat estimate — https://arxiv.org/abs/2401.09541
Trapped ions [I] [I1] Helios — https://arxiv.org/abs/2511.05465 ; Nature (Jun 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4 · [I2] Quantinuum QV — https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume · [I3] IonQ Forte — https://www.ionq.com/quantum-systems/forte · [I4] 99.99% electronic 2Q gate — https://arxiv.org/abs/2510.17286 · [I5] Oxford 1Q record — https://arxiv.org/abs/2412.04421 · [I6] Hour-scale memory — https://arxiv.org/abs/2008.00251 · [I7] Helios logical qubits — https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [I8] Logical teleportation — https://www.quantinuum.com/blog/teleporting-to-new-heights · [I9] Magic states [[6,2,2]] — https://arxiv.org/abs/2506.14688 · [I10] FT QAOA/HHL — https://arxiv.org/abs/2603.04584 · [I11] IonQ qLDPC break-even — https://arxiv.org/abs/2606.06455 · [I12] H2 — https://arxiv.org/abs/2305.03828 · [I13] IonQ decoder — https://arxiv.org/abs/2608.25027 · [I14] Grid trap — https://arxiv.org/abs/2403.00756 ; junction transport — https://arxiv.org/abs/2206.11888 · [I15] Oxford distributed QC, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x · [I16] Duke/Maryland remote entanglement — https://arxiv.org/abs/2404.16167 · [I17] Tsinghua 512-ion — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0 · [I18] Honeywell/Quantinuum $600 M — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale · [I19] Quantinuum IPO — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering ; Q2 2026 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results · [I20] IonQ–Oxford Ionics — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum · [I21] IonQ–SkyWater — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology · [I22] Quantum Art — https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ · [I23] AQT LYNX — https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ ; eleQtron — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ · [I24] Quantinuum roadmap — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 · [I25] see [I19] · [I26] IonQ roadmap — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality ; 2020 roadmap record — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/ionq/
Neutral atoms [N] [N1] Harvard CZ record — https://arxiv.org/abs/2604.25987 · [N2] Atom Computing Yb CZ — https://arxiv.org/abs/2411.11708 · [N3] Caltech Sr CZ — https://arxiv.org/abs/2407.20184 · [N4] QuEra Gemini — https://www.quera.com/gemini · [N5] Harvard 448-atom architecture — https://arxiv.org/abs/2506.20661 ; Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [N6] Caltech 6,100 atoms — https://arxiv.org/abs/2403.12021 ; https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array · [N7] Rydberg gate review (Aug 2026) — https://arxiv.org/abs/2608.05010 · [N8] Princeton erasure conversion — https://arxiv.org/abs/2305.05493 ; Nature Physics (Jun 2026) — https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0 · [N9] Caltech erasure excision — https://arxiv.org/abs/2305.03406 · [N10] Continuous operation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 · [N11] Tsinghua 11,000 atoms — https://arxiv.org/abs/2606.02715 · [N12] Logical magic-state distillation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 · [N13] Atom Computing toric code — https://arxiv.org/abs/2606.04079 · [N14] Microsoft/Atom logical qubits — https://arxiv.org/abs/2411.11822 · [N15] Infleqtion roadmap — https://infleqtion.com/infleqtion-unveils-new-architecture-to-accelerate-its-quantum-computing-roadmap-to-achieve-1000-logical-qubits-by-2030/ · [N16] Neutral-atom FT architecture study — https://arxiv.org/abs/2505.15907 · [N17] Algorithmic fault tolerance — https://arxiv.org/abs/2406.17653 · [N18] QuEra 230 M — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing · [N19] Atom Computing 300 M+ — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html · [N20] Infleqtion NYSE — https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ · [N21] Pasqal SPAC — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ · [N22] Magne — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ ; https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/ · [N23] Google neutral-atom track — https://thequantuminsider.com/2026/03/24/google-paves-a-two-lane-quantum-roadmap-by-adding-neutral-atom-systems/ · [N24] QuEra Libra — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws ; 2024 roadmap — https://quantumzeitgeist.com/quera-computing-roadmap-100-logical-qubits/ · [N25] Pasqal roadmap 2025 — https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-releases-2025-roadmap/ ; 2024 — https://www.hpcwire.com/2024/03/13/pasqal-issues-roadmap-to-10000-qubits-in-2026-and-fault-tolerance-in-2028/
Photonic [P] [P1] PsiQuantum Omega, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [P2] USTC quantum-dot source — https://arxiv.org/abs/2311.08347 · [P3] Xanadu packaging — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html · [P4] Aurora, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [P5] On-chip GKP, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5 · [P6] Jiuzhang 4.0 — https://arxiv.org/abs/2508.09092 ; Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6 · [P7] Quandela Lucy — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ · [P8] QuiX Carina — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci · [P9] Xanadu roadmap (31 Aug 2026) — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html · [P10] FBQC thresholds — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1 ; loss-tolerant schemes — https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [P11] PsiQuantum newsroom (Series E, CEO change, Griffith lab) — https://www.psiquantum.com/news-import · [P12] PsiQuantum DARPA Stage C — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ · [P13] Brisbane site — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/ · [P14] Xanadu listing — https://quantumcomputingreport.com/xanadu-to-list-on-nasdaq-and-tsx-following-shareholder-merger-approval/ · [P15] Photonic Inc — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ · [P16] Quandela QBI Stage A — https://thequantuminsider.com/2026/06/16/darpa-selects-quandela-for-stage-a-of-the-quantum-benchmarking-initiative/
Spin and defect qubits [Q] [Q1] Diraq/imec 300 mm, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [Q2] HRL self-sequenced QPU — https://arxiv.org/abs/2604.16216 ; https://www.hrl.com/news/2026/07/29/hrl-demonstrates-a-silicon-quantum-processor-that-runs-itself · [Q3] SQC donor qubits — https://arxiv.org/abs/2506.03567 · [Q4] Delft mobile-spin CZ, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 · [Q5] Diraq 1 K operation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07160-2 · [Q6] Groove/QuTech 18-qubit Ge — https://arxiv.org/abs/2604.01063 ; conveyor shuttling — https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5 · [Q7] imec 8-qubit — https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 · [Q8] SUSTech donor [[4,2,2]] — https://www.nature.com/articles/s41565-026-02140-1 · [Q9] Intel 300 mm statistics — https://arxiv.org/abs/2410.16583 · [Q10] Quantum Motion NQCC — https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/ · [Q11] UNSW mK cryo-CMOS — https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2025/06/unsw-engineers-crack-challenge-scaling-quantum-computers · [Q12] IBM acquires HRL — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum · [Q13] Fujitsu/QuTech NV gates — https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ ; Harvard SiV 35 km — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z · [Q14] Diraq roadmap — https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip ; July release — https://thequantuminsider.com/2026/07/09/diraq-demonstrates-scaled-foundry-fabricated-silicon-based-qubit-array-made-at-imec/
Topological [T] [T1] Microsoft parity readout, Nature (Feb 2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [T2] APS Physics coverage — https://physics.aps.org/articles/v18/57 · [T3] Tetron Z/X lifetimes — https://arxiv.org/abs/2507.08795 · [T4] "Majorana 2" — https://arxiv.org/abs/2606.03884 · [T5] Microsoft blog — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor · [T6] QuTech Kitaev-chain parity readout, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7 · [T7] QuTech coherent parity qubit — https://arxiv.org/abs/2607.09511 · [T8] Legg critique — https://arxiv.org/abs/2503.08944 ; Matters Arising — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8 ; Microsoft reply — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7 · [T9] DARPA US2QC — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Annealing / analog [A] [A1] Advantage2 GA — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/ · [A2] D-Wave beyond-classical — https://arxiv.org/abs/2403.00910 ; Tindall et al. — https://arxiv.org/abs/2503.05693 ; Mauron & Carleo — https://arxiv.org/abs/2503.08247 · [A3] D-Wave rebuttal — https://arxiv.org/abs/2508.15759 · [A4] D-Wave Q2 2026 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/ ; FY2025 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-fourth-quarter-and-year-end-2025-results/ · [A5] Google analog-digital simulator, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08460-3 · [A6] QuEra Aquila string breaking, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09051-6 · [A7] Quantinuum digital magnetism — https://arxiv.org/abs/2503.20870
Cross-cutting [X] [X1] Gidney, RSA-2048 with <1 M qubits (May 2025) — https://arxiv.org/abs/2505.15917 · [X2] Microsoft resource-estimation model (ns vs µs gates) — https://arxiv.org/abs/2211.07629 · [X3] P450 estimate — https://arxiv.org/abs/2202.01244 ; FeMoco THC — https://arxiv.org/abs/2011.03494 · [X4] Hubbard estimates — https://arxiv.org/abs/1902.10673 · [X5] Litinski ECC-256 — https://arxiv.org/abs/2306.08585 · [X6] Optimization speedups (Babbush et al.) — https://arxiv.org/abs/2011.04149 ; DQI — https://arxiv.org/abs/2408.08292 · [X7] Google OTOC "Quantum Echoes", Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09526-6 ; certified randomness, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08737-1 ; Q-CTRL — https://arxiv.org/abs/2605.04025 ; Qedma cross-platform — https://arxiv.org/abs/2607.24937 · [X8] Erasure-conversion threshold (Wu et al.) — https://arxiv.org/abs/2201.03540 · [X9] Riverlane FPGA decoder, Nat. Commun. — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x ; IQM real-time QEC — https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/ · [X10] UK NQCC testbeds — https://www.nqcc.ac.uk/quantum-computing-testbeds-in-the-uk/
[S32] IBM roadmap page (Kookaburra 2026, not delivered as of Sep 2026) — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/ ; IBM hardware metrics (Nighthawk r2 expected) — https://www.ibm.com/quantum/blog/hardware-metrics-2026 ; Zhejiang [[18,4,4]] BB code — https://arxiv.org/html/2505.09684 · [S33] Google RL-controlled QEC, arXiv version — https://arxiv.org/abs/2511.08493 ; Google neutral-atom track — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ · [S34] Fujitsu quantum research page (1,000-qubit machine, fiscal 2026) — https://global.fujitsu/en-global/technology/research/quantum ; 10,000-qubit programme — https://global.fujitsu/en-global/pr/news/2025/08/01-01-en · [I27] IonQ Forte benchmarking (gate durations) — https://arxiv.org/abs/2308.05071 ; Tempo page — https://ionq.com/quantum-systems/tempo · [N26] planqc news — https://planqc.eu/news ; profile — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/planqc/ · [Q15] Argonne–Intel 12-qubit deployment — https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel · [X11] Google ECDLP-256 estimate — https://arxiv.org/abs/2603.28846 · [X12] Iceberg Quantum Pinnacle architecture — https://arxiv.org/abs/2602.11457 · [X13] Shor with ~10,000 reconfigurable atoms — https://arxiv.org/abs/2603.28627 ; neutral-atom RSA-2048 architecture — https://arxiv.org/abs/2505.15907 · [X14] DARPA QBI Stage A page ('17 of 18 announced') — https://www.darpa.mil/news/2025/companies-targeting-quantum-computers ; QBIT Stage A — https://www.darpa.mil/news/2026/qbi-stage-a-qbit ; QBI Q&A (stage durations) — https://www.darpa.mil/sites/default/files/attachment/2025-04/darpa-qbi-q-a-2025.pdf
Technology-graph sources (§7) — every 'defines' row in §7.10 carries its own URL; the graph JSON (graph.json) is the machine-readable source list.
End of English edition.
8Источники (общие для обеих языковых версий)
Сверхпроводники [S] [S1] Google Quantum AI, Willow fidelities / verifiable advantage (Oct 2025) — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/quantum-hardware-verifiable-advantage/ · [S2] "Quantum error correction below the surface code threshold", Nature (2024/25) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y · [S3] IBM Quantum hardware page — https://www.ibm.com/quantum/hardware · [S4] IBM, What's new Q2 2026 — https://www.ibm.com/quantum/blog/whats-new-q2-2026 · [S5] Zuchongzhi 3.0, PRL 134, 090601 — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.090601 · [S6] Rigetti Cepheus-1-108Q GA (Apr 2026) — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-announces-general-availability-108-qubit-system · [S7] Toshiba double-transmon coupler, PRX 14, 041050 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041050 ; IQM CZ 99.93% / считывание 99.94% — https://arxiv.org/abs/2508.16437 · [S8] Fluxonium CNOT 99.94% за 60 нс (группа Manucharyan), PRX Quantum 6, 010349 — https://arxiv.org/abs/2407.15783 ; MIT fluxonium CZ 99.922%, PRX 13, 031035 — https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.13.031035 · [S9] Google colour code, Nature (May 2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09061-4 · [S10] Magic-state cultivation — https://arxiv.org/abs/2512.13908 · [S11] Google RL-steered QEC, Nature (Jul 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10759-2 · [S12] Zuchongzhi 3.2 below threshold, PRL (Dec 2025) — https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/rqkg-dw31 · [S13] USTC logical CNOT — https://arxiv.org/abs/2607.01473 · [S14] Zhejiang lattice surgery — https://arxiv.org/abs/2606.06598 · [S15] IBM "trusted quantum advantage" — https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-advantage ; https://arxiv.org/abs/2607.25941 · [S16] Relay-BP FPGA decoder — https://arxiv.org/abs/2510.21600 · [S17] IBM Nighthawk/Loon (Nov 2025) — https://newsroom.ibm.com/2025-11-12-ibm-delivers-new-quantum-processors,-software,-and-algorithm-breakthroughs-on-path-to-advantage-and-fault-tolerance · [S18] IBM modular cryogenics (Aug 2026) — https://www.ibm.com/quantum/blog/modular-cryogenics · [S19] Fujitsu/RIKEN 256 q — https://info.archives.global.fujitsu/global/about/resources/news/press-releases/2025/0422-01.html ; 10,000-qubit plan — https://quantumcomputingreport.com/fujitsu-to-develop-10000-plus-qubit-superconducting-quantum-computer-for-2030/ · [S20] SEEQC mK SFQ control (Nature Electronics, Mar 2026) — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-reports-integrated-qubit-control-logic-operating-at-millikelvin-temperatures/ · [S21] SEEQC–IBM SFQ under QBI — https://quantumcomputingreport.com/seeqc-and-ibm-collaborate-on-sfq-control-integration-under-darpas-quantum-benchmarking-initiative/ · [S22] Atlantic Quantum joins Google — https://thequantuminsider.com/2025/10/03/atlantic-quantum-joins-google-quantum-ai/ · [S23] IBM $10 B — https://www.ibm.com/quantum/blog/10-billion-investment-faq · [S24] IQM Nasdaq listing — https://iqm.tech/press-releases/iqm-quantum-computers-becomes-first-european-quantum-computing-company-listed-on-a-major-u-s-exchange/ · [S25] OQC Series C — https://oqc.tech/company/newsroom/series-c · [S26] Rigetti Q1 2026 — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-reports-first-quarter-2026-financial-results · [S27] Willow early access — https://quantumcomputingreport.com/google-quantum-ai-is-now-accepting-proposals-for-early-access-to-their-willow-quantum-processor/ · [S28] DARPA QBI Stage B — https://www.darpa.mil/research/programs/quantum-benchmarking-initiative/stage-b-selection ; https://quantumcomputingreport.com/darpas-quantum-benchmarking-initiative-qbi-advances-with-eleven-teams-moving-to-stage-b/ · [S29] IBM Starling/Blue Jay — https://newsroom.ibm.com/2025-06-10-IBM-Sets-the-Course-to-Build-Worlds-First-Large-Scale,-Fault-Tolerant-Quantum-Computer-at-New-IBM-Quantum-Data-Center ; 2023 roadmap — https://quantumcomputingreport.com/ibm-extends-roadmap-up-to-4158-qubits-using-multiprocessing-and-advanced-software/ · [S30] Rigetti 108-q update — https://investors.rigetti.com/news-releases/news-release-details/rigetti-computing-provides-update-108-qubit-system · [S31] IQM roadmap — https://iqm.tech/technology/roadmap ; https://iqm.tech/press-releases/iqm-to-deliver-world-leading-300-qubit-quantum-computer-to-finland/
Бозонные [B] [B1] Alice & Bob bit-flip record — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-surpasses-bit-flip-stability-record · [B2] Squeezed cat — https://alice-bob.com/newsroom/squeezed-cat-qubit/ ; https://arxiv.org/abs/2502.07892 · [B3] AWS Ocelot, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7 · [B4] AWS cat–cat CNOT proposal — https://arxiv.org/abs/2607.22852 · [B5] Nord Quantique GKP SPAM — https://arxiv.org/abs/2607.06718 · [B6] GKP qudits beyond break-even, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08899-y · [B7] Dual-rail cavity CZ, Nature (Aug 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10822-y ; https://arxiv.org/abs/2503.10935 · [B8] AWS transmon erasure check — https://arxiv.org/abs/2604.16292 · [B9] Aqumen Seeker — https://quantumcircuits.com/resources/quantum-circuits-make-error-detecting-qubits/ · [B10] Alice & Bob Helium — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-unveils-first-quantum-system/ ; Series B extension — https://alice-bob.com/newsroom/alice-bob-announces-series-b-extension/ · [B11] see [S28] · [B12] Nord Quantique valuation — https://www.businesswire.com/news/home/20260518358351/en/Nord-Quantique-Reaches-$1.4-Billion-USD-Valuation-with-Latest-Investment ; QBI Stage B — https://www.hpcwire.com/off-the-wire/canadas-nord-quantique-selected-for-2nd-phase-of-darpa-quantum-benchmarking-initiative/ · [B13] D-Wave acquires QCI — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-to-acquire-quantum-circuits-inc-establishing-world-s-leading-quantum-computing-company/ · [B14] Alice & Bob roadmap — https://alice-bob.com/roadmap.md · [B15] Nord Quantique — https://www.nordquantique.com/ · [B16] D-Wave gate-model roadmap — https://thequantuminsider.com/2026/06/01/d-waves-new-gate-model-roadmap-puts-pin-in-2032-for-100-logical-qubit-system/ · [B17] Gouzien et al., cat-qubit ECC estimate — https://arxiv.org/abs/2302.06639 · [B18] LDPC-cat estimate — https://arxiv.org/abs/2401.09541
Ионы [I] [I1] Helios — https://arxiv.org/abs/2511.05465 ; Nature (Jun 2026) — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10676-4 · [I2] Quantinuum QV — https://www.quantinuum.com/glossary-item/quantum-volume · [I3] IonQ Forte — https://www.ionq.com/quantum-systems/forte · [I4] 99.99% electronic 2Q gate — https://arxiv.org/abs/2510.17286 · [I5] Oxford 1Q record — https://arxiv.org/abs/2412.04421 · [I6] Hour-scale memory — https://arxiv.org/abs/2008.00251 · [I7] Helios logical qubits — https://arxiv.org/abs/2602.22211 · [I8] Logical teleportation — https://www.quantinuum.com/blog/teleporting-to-new-heights · [I9] Magic states [[6,2,2]] — https://arxiv.org/abs/2506.14688 · [I10] FT QAOA/HHL — https://arxiv.org/abs/2603.04584 · [I11] IonQ qLDPC break-even — https://arxiv.org/abs/2606.06455 · [I12] H2 — https://arxiv.org/abs/2305.03828 · [I13] IonQ decoder — https://arxiv.org/abs/2608.25027 · [I14] Grid trap — https://arxiv.org/abs/2403.00756 ; junction transport — https://arxiv.org/abs/2206.11888 · [I15] Oxford distributed QC, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08404-x · [I16] Duke/Maryland remote entanglement — https://arxiv.org/abs/2404.16167 · [I17] Tsinghua 512-ion — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07459-0 · [I18] Honeywell/Quantinuum $600 M — https://www.honeywell.com/us/en/news/press-releases/2025/09/honeywell-announces-600-million-capital-raise-for-quantinuum-at-10b-pre-money-equity-valuation-to-advance-quantum-computing-at-scale · [I19] Quantinuum IPO — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-announces-pricing-of-upsized-initial-public-offering ; Q2 2026 — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-reports-second-quarter-2026-results · [I20] IonQ–Oxford Ionics — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-oxford-ionics-rapidly-accelerating-its-quantum · [I21] IonQ–SkyWater — https://www.ionq.com/news/ionq-completes-acquisition-of-skywater-technology · [I22] Quantum Art — https://quantumcomputingreport.com/quantum-art-extends-series-a-to-140m-to-scale-trapped-ion-architecture/ · [I23] AQT LYNX — https://www.aqt.eu/lynx-quantum-volume-record/ ; eleQtron — https://eleqtron.com/en/quantum-computing-scale-up-eleqtron-secures-57-million-in-one-of-the-largest-series-a-funding-rounds-worldwide/ · [I24] Quantinuum roadmap — https://www.quantinuum.com/press-releases/quantinuum-unveils-accelerated-roadmap-to-achieve-universal-fault-tolerant-quantum-computing-by-2030 · [I25] see [I19] · [I26] IonQ roadmap — https://www.ionq.com/blog/ionqs-accelerated-roadmap-turning-quantum-ambition-into-reality ; 2020 roadmap record — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/ionq/
Нейтральные атомы [N] [N1] Harvard CZ record — https://arxiv.org/abs/2604.25987 · [N2] Atom Computing Yb CZ — https://arxiv.org/abs/2411.11708 · [N3] Caltech Sr CZ — https://arxiv.org/abs/2407.20184 · [N4] QuEra Gemini — https://www.quera.com/gemini · [N5] Harvard 448-atom architecture — https://arxiv.org/abs/2506.20661 ; Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09848-5 · [N6] Caltech 6,100 atoms — https://arxiv.org/abs/2403.12021 ; https://www.caltech.edu/about/news/caltech-team-sets-record-with-6100-qubit-array · [N7] Rydberg gate review (Aug 2026) — https://arxiv.org/abs/2608.05010 · [N8] Princeton erasure conversion — https://arxiv.org/abs/2305.05493 ; Nature Physics (Jun 2026) — https://www.nature.com/articles/s41567-026-03309-0 · [N9] Caltech erasure excision — https://arxiv.org/abs/2305.03406 · [N10] Continuous operation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6 · [N11] Tsinghua 11,000 atoms — https://arxiv.org/abs/2606.02715 · [N12] Logical magic-state distillation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09367-3 · [N13] Atom Computing toric code — https://arxiv.org/abs/2606.04079 · [N14] Microsoft/Atom logical qubits — https://arxiv.org/abs/2411.11822 · [N15] Infleqtion roadmap — https://infleqtion.com/infleqtion-unveils-new-architecture-to-accelerate-its-quantum-computing-roadmap-to-achieve-1000-logical-qubits-by-2030/ · [N16] Neutral-atom FT architecture study — https://arxiv.org/abs/2505.15907 · [N17] Algorithmic fault tolerance — https://arxiv.org/abs/2406.17653 · [N18] QuEra 230 M — https://www.quera.com/press-releases/quera-expands-230-million-financing-round-advancing-quantum-accelerated-supercomputing · [N19] Atom Computing 300 M+ — https://www.prnewswire.com/news-releases/atom-computing-raises-more-than-300-million-to-accelerate-deployment-of-fault-tolerant-neutral-atom-quantum-computers-302800832.html · [N20] Infleqtion NYSE — https://infleqtion.com/infleqtion-becomes-first-neutral-atom-quantum-company-to-go-public/ · [N21] Pasqal SPAC — https://thequantuminsider.com/2026/08/28/pasqal-completes-spac-merger-with-360-million-in-cash/ · [N22] Magne — https://novonordiskfonden.dk/en/news/new-quantum-computer-with-great-potential-to-boost-nordic-research-and-innovation/ ; https://quantumcomputingreport.com/denmarks-qunorth-to-acquire-50-logical-qubit-magne-quantum-computer-from-atom-computing-and-microsoft/ · [N23] Google neutral-atom track — https://thequantuminsider.com/2026/03/24/google-paves-a-two-lane-quantum-roadmap-by-adding-neutral-atom-systems/ · [N24] QuEra Libra — https://www.quera.com/press-releases/quera-announces-2028-fault-tolerant-quantum-computer-and-expanded-multi-year-strategic-collaboration-with-aws ; 2024 roadmap — https://quantumzeitgeist.com/quera-computing-roadmap-100-logical-qubits/ · [N25] Pasqal roadmap 2025 — https://www.pasqal.com/newsroom/pasqal-releases-2025-roadmap/ ; 2024 — https://www.hpcwire.com/2024/03/13/pasqal-issues-roadmap-to-10000-qubits-in-2026-and-fault-tolerance-in-2028/
Фотоника [P] [P1] PsiQuantum Omega, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08820-7 · [P2] USTC quantum-dot source — https://arxiv.org/abs/2311.08347 · [P3] Xanadu packaging — https://www.prnewswire.com/news-releases/xanadu-sets-new-industry-benchmark-in-photonic-chip-packaging-302796562.html · [P4] Aurora, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08406-9 · [P5] On-chip GKP, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09044-5 · [P6] Jiuzhang 4.0 — https://arxiv.org/abs/2508.09092 ; Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10523-6 · [P7] Quandela Lucy — https://www.quandela.com/about-us/newsroom/quandela-delivers-lucy-the-most-advanced-photonic-quantum-computer-worldwide-to-eurohpc-and-genci-at-ceas-tgcc/ · [P8] QuiX Carina — https://www.quixquantum.com/news/quix-quantum-delivers-carina-core-hardware-platformto-dlr-qci · [P9] Xanadu roadmap (31 Aug 2026) — https://www.globenewswire.com/news-release/2026/08/31/3353211/0/en/xanadu-charts-path-to-over-1-000-logical-qubits-by-2031.html · [P10] FBQC thresholds — https://www.nature.com/articles/s41467-023-36493-1 ; loss-tolerant schemes — https://arxiv.org/abs/2506.11975 · [P11] PsiQuantum newsroom (Series E, CEO change, Griffith lab) — https://www.psiquantum.com/news-import · [P12] PsiQuantum DARPA Stage C — https://quantumcomputingreport.com/psiquantum-secures-125-million-expanded-agreement-with-darpa-under-qbi-program/ · [P13] Brisbane site — https://www.forbes.com.au/news/innovation/psiquantums-stalled-quantum-plant-to-break-ground-after-location-switch/ · [P14] Xanadu listing — https://quantumcomputingreport.com/xanadu-to-list-on-nasdaq-and-tsx-following-shareholder-merger-approval/ · [P15] Photonic Inc — https://quantumcomputingreport.com/photonic-inc-reaches-2b-valuation-with-200m-final-close/ · [P16] Quandela QBI Stage A — https://thequantuminsider.com/2026/06/16/darpa-selects-quandela-for-stage-a-of-the-quantum-benchmarking-initiative/
Спиновые и дефектные кубиты [Q] [Q1] Diraq/imec 300 mm, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09531-9 · [Q2] HRL self-sequenced QPU — https://arxiv.org/abs/2604.16216 ; https://www.hrl.com/news/2026/07/29/hrl-demonstrates-a-silicon-quantum-processor-that-runs-itself · [Q3] SQC donor qubits — https://arxiv.org/abs/2506.03567 · [Q4] Delft mobile-spin CZ, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10423-9 · [Q5] Diraq 1 K operation, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07160-2 · [Q6] Groove/QuTech 18-qubit Ge — https://arxiv.org/abs/2604.01063 ; conveyor shuttling — https://www.nature.com/articles/s41565-025-01920-5 · [Q7] imec 8-qubit — https://www.nature.com/articles/s41467-026-74597-6 · [Q8] SUSTech donor [[4,2,2]] — https://www.nature.com/articles/s41565-026-02140-1 · [Q9] Intel 300 mm statistics — https://arxiv.org/abs/2410.16583 · [Q10] Quantum Motion NQCC — https://quantummotion.com/quantum-motion-delivers-the-industrys-first-full-stack-silicon-cmos-quantum-computer/ · [Q11] UNSW mK cryo-CMOS — https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2025/06/unsw-engineers-crack-challenge-scaling-quantum-computers · [Q12] IBM acquires HRL — https://newsroom.ibm.com/2026-07-23-ibm-to-acquire-hrl-laboratories-to-power-the-future-of-quantum · [Q13] Fujitsu/QuTech NV gates — https://thequantuminsider.com/2025/03/28/fujitsu-and-qutech-realize-high-precision-quantum-gates/ ; Harvard SiV 35 km — https://www.nature.com/articles/s41586-024-07252-z · [Q14] Diraq roadmap — https://www.diraq.com/newsdesk/diraq-sets-roadmap-for-utility-scale-quantum-computing-with-millions-of-qubits-on-a-single-silicon-chip ; July release — https://thequantuminsider.com/2026/07/09/diraq-demonstrates-scaled-foundry-fabricated-silicon-based-qubit-array-made-at-imec/
Топологические [T] [T1] Microsoft parity readout, Nature (Feb 2025) — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2 · [T2] APS Physics coverage — https://physics.aps.org/articles/v18/57 · [T3] Tetron Z/X lifetimes — https://arxiv.org/abs/2507.08795 · [T4] "Majorana 2" — https://arxiv.org/abs/2606.03884 · [T5] Microsoft blog — https://quantum.microsoft.com/en-us/insights/blogs/majorana-2-scalable-quantum-processor · [T6] QuTech Kitaev-chain parity readout, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09927-7 · [T7] QuTech coherent parity qubit — https://arxiv.org/abs/2607.09511 · [T8] Legg critique — https://arxiv.org/abs/2503.08944 ; Matters Arising — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10567-8 ; Microsoft reply — https://www.nature.com/articles/s41586-026-10568-7 · [T9] DARPA US2QC — https://www.darpa.mil/news/2025/quantum-computing-approaches
Отжиг / аналог [A] [A1] Advantage2 GA — https://thequantuminsider.com/2025/05/20/d-wave-announces-general-availability-of-advantage2-quantum-computer/ · [A2] D-Wave beyond-classical — https://arxiv.org/abs/2403.00910 ; Tindall et al. — https://arxiv.org/abs/2503.05693 ; Mauron & Carleo — https://arxiv.org/abs/2503.08247 · [A3] D-Wave rebuttal — https://arxiv.org/abs/2508.15759 · [A4] D-Wave Q2 2026 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-second-quarter-2026-results/ ; FY2025 — https://www.dwavequantum.com/company/newsroom/press-release/d-wave-reports-fourth-quarter-and-year-end-2025-results/ · [A5] Google analog-digital simulator, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-024-08460-3 · [A6] QuEra Aquila string breaking, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09051-6 · [A7] Quantinuum digital magnetism — https://arxiv.org/abs/2503.20870
Сквозные [X] [X1] Gidney, RSA-2048 with <1 M qubits (May 2025) — https://arxiv.org/abs/2505.15917 · [X2] Microsoft resource-estimation model (ns vs µs gates) — https://arxiv.org/abs/2211.07629 · [X3] P450 estimate — https://arxiv.org/abs/2202.01244 ; FeMoco THC — https://arxiv.org/abs/2011.03494 · [X4] Hubbard estimates — https://arxiv.org/abs/1902.10673 · [X5] Litinski ECC-256 — https://arxiv.org/abs/2306.08585 · [X6] Optimization speedups (Babbush et al.) — https://arxiv.org/abs/2011.04149 ; DQI — https://arxiv.org/abs/2408.08292 · [X7] Google OTOC "Quantum Echoes", Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-09526-6 ; certified randomness, Nature — https://www.nature.com/articles/s41586-025-08737-1 ; Q-CTRL — https://arxiv.org/abs/2605.04025 ; Qedma cross-platform — https://arxiv.org/abs/2607.24937 · [X8] Erasure-conversion threshold (Wu et al.) — https://arxiv.org/abs/2201.03540 · [X9] Riverlane FPGA decoder, Nat. Commun. — https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x ; IQM real-time QEC — https://quantumcomputingreport.com/iqm-and-zurich-instruments-develop-real-time-qec-via-nvidia-nvqlink/ · [X10] UK NQCC testbeds — https://www.nqcc.ac.uk/quantum-computing-testbeds-in-the-uk/
[S32] IBM roadmap page (Kookaburra 2026, not delivered as of Sep 2026) — https://www.ibm.com/roadmaps/quantum/ ; IBM hardware metrics (Nighthawk r2 expected) — https://www.ibm.com/quantum/blog/hardware-metrics-2026 ; Zhejiang [[18,4,4]] BB code — https://arxiv.org/html/2505.09684 · [S33] Google RL-controlled QEC, arXiv version — https://arxiv.org/abs/2511.08493 ; Google neutral-atom track — https://blog.google/innovation-and-ai/technology/research/neutral-atom-quantum-computers/ · [S34] Fujitsu quantum research page (1,000-qubit machine, fiscal 2026) — https://global.fujitsu/en-global/technology/research/quantum ; 10,000-qubit programme — https://global.fujitsu/en-global/pr/news/2025/08/01-01-en · [I27] IonQ Forte benchmarking (gate durations) — https://arxiv.org/abs/2308.05071 ; Tempo page — https://ionq.com/quantum-systems/tempo · [N26] planqc news — https://planqc.eu/news ; profile — https://postquantum.com/quantum-computing-companies/planqc/ · [Q15] Argonne–Intel 12-qubit deployment — https://www.anl.gov/article/argonne-launches-silicon-quantum-processor-collaboration-with-intel · [X11] Google ECDLP-256 estimate — https://arxiv.org/abs/2603.28846 · [X12] Iceberg Quantum Pinnacle architecture — https://arxiv.org/abs/2602.11457 · [X13] Shor with ~10,000 reconfigurable atoms — https://arxiv.org/abs/2603.28627 ; neutral-atom RSA-2048 architecture — https://arxiv.org/abs/2505.15907 · [X14] DARPA QBI Stage A page ('17 of 18 announced') — https://www.darpa.mil/news/2025/companies-targeting-quantum-computers ; QBIT Stage A — https://www.darpa.mil/news/2026/qbi-stage-a-qbit ; QBI Q&A (stage durations) — https://www.darpa.mil/sites/default/files/attachment/2025-04/darpa-qbi-q-a-2025.pdf
Источники графа технологий (§7) — каждая строка «определяет» в §7.10 несёт собственный URL; JSON графа (graph.json) — машиночитаемый список источников.
Конец русской версии.