IonQ связала ионный кубит с квантовой памятью: 1000 пар/с

Подробно

Что именно продемонстрировала IonQ?

IonQ сообщила о фотонном соединении кубита на захваченном ионе с твердотельной квантовой памятью. Технические подробности опубликованы в препринте «Quantum Networking at the Speed of Quantum Computation: Kilohertz Entanglement in a Heterogeneous Quantum System». Первый автор - Лукас Хартунг (Lukas Hartung). Всего у работы 39 авторов из IonQ и Университета Дьюка. Препринт подан на arXiv 7 октября 2026 года, сама рукопись датирована 6 октября.

В эксперименте одиночный ион бария-138 (¹³⁸Ba⁺) связали с центром «кремниевая вакансия» (SiV⁻) в алмазном нанофотонном резонаторе. Запутанная пара возникала между ионом и электронным спином памяти. Пресс-релиз выпущен в Колледж-Парке (штат Мэриленд), однако точные дата, длительность и место проведения опыта не раскрываются.

«IonQ преодолела ключевой рубеж для квантовых интерконнектов с памятью: более 1000 событий запутанности в секунду», - заявил председатель совета директоров и генеральный директор IonQ Никколо де Мази.

Как работает связь иона с квантовой памятью через фотон?

Ион испускает фотон с длиной волны 493,5 нм. Установка переводит его длину волны в 737,45 нм, а поляризационное кодирование заменяет временным. Затем фотон отражается от системы «SiV⁻ - резонатор» и попадает на детектор. Регистрация одного отражённого фотона сигнализирует, что запутанная пара создана.

Попытки повторялись с частотой 1,1 МГц. Для успеха требовалось в среднем 731(8) попыток, на это уходило в среднем 969(10) мкс. Память находилась в разбавительном криостате, и по схеме установки в препринте её температура составляла около 100 мК.

«Передача кубитов с помощью фотонов понадобится в любом крупномасштабном квантовом компьютере», - отметил главный научный сотрудник IonQ, профессор Университета Дьюка и соавтор работы Кристофер Монро.

Насколько точен и быстр результат IonQ?

Средняя измеренная скорость - 1,032(11) кГц, то есть примерно 1032 ± 11 пар в секунду. Точность состояния относительно целевого состояния Белла - 87,9(7)%, то есть 87,9 ± 0,7 процентного пункта.

Есть важная оговорка: в показатель 1,032 кГц не входит последующее считывание состояния, которое занимает 664 мкс на каждое событие. С учётом считывания скорость создания и измерения пар - 612(4) Гц.

Какие факторы сильнее всего снижают точность, по оценке авторов:

• ионный узел - 4,3 процентного пункта;
• квантовая память - 3,9 п.п.;
• преобразование частоты - 2,9 п.п.;
• потери фотонов до детектирования - 1,9 п.п.

Если увеличить число попыток между сбросами, скорость вырастет, но точность упадёт.

Во сколько раз это быстрее прежних результатов?

Авторы сравнивают свой результат с работой группы Джеймсона О'Рейли и Кристофера Монро из Университета Дьюка. Она вышла в Physical Review Letters 30 августа 2024 года. Тогда два захваченных иона удалось запутать со скоростью 250 пар в секунду при нижней границе точности выше 94%.

Новые примерно 1032 пары в секунду более чем в четыре раза превышают эту скорость. Однако сравнивать напрямую можно только с оговорками: в 2024 году связывались два захваченных иона, а теперь ион и узел иной физической природы. Кроме того, точность в старой работе была выше.

IonQ также называет своё соединение самым быстрым среди кубитов любой платформы. Полного сравнения со всеми платформами компания при этом не приводит.

Действительно ли это первый в мире подобный опыт?

В заголовке пресс-релиза IonQ называет результат первым в мире. Но саму идею связи иона с твердотельной памятью уже проверяли. 6 марта 2026 года группа Chen-Xu Wang выложила препринт о запутанности иона ¹⁷¹Yb⁺ с твердотельной памятью на кристалле с ионами европия на расстоянии 75 м. Заявленная точность там - 89,21 ± 2,23%.

Конструкция памяти и протокол в той работе другие. Новизна IonQ, вероятно, уже: одиночный спин SiV, протокол с отражением одного фотона и килогерцовая скорость.

Что известно о сроках и коммерческом применении?

Сроков, цен и условий поставки продемонстрированного интерконнекта как отдельного продукта IonQ не называла. Авторы допускают, что после улучшения сбора фотонов, оптического тракта и взаимодействия памяти с фотоном скорость превысит 5 кГц. Пока это прогноз, а не измерение. Для непрерывных логических операций между модулями в рассмотренных схемах, по их же оценке, нужно 10–100 кГц.

Работе предшествовали несколько сделок IonQ. В июне 2025 года IonQ завершила покупку Lightsynq Technologies - разработчика фотонных соединений и квантовой памяти. Сооснователи Lightsynq Михир Бхаскар, Барт Махилсе и Дэвид Левониан связаны с нынешним исследованием. В апреле 2026 года IonQ и Университет Мэриленда объявили о расширении сотрудничества QLab на $7,5 млн. Это общая сумма многолетнего соглашения, в которое входит и развёртывание узла памяти SiV, а не цена интерконнекта. Тогда же IonQ сообщила о контракте по программе DARPA Heterogeneous Architectures for Quantum (HARQ).

21 сентября 2026 года IonQ и южнокорейская SDT договорились о поставке квантового компьютера Superion 256 и модуля памяти SiV. Из сообщения не следует, что испытанный канал уже продаётся или установлен у SDT. Совместимость схемы с нейтральными атомами и сверхпроводниковыми кубитами через преобразователи IonQ называет ожидаемой, но пока не проверенной.

«Эта работа показывает, что фотонный квантовый интерконнект не обязательно становится узким местом распределённых квантовых вычислений», - считает старший вице-президент IonQ Михир Бхаскар.

Какие ограничения есть у эксперимента?

Запутанность измерена для одного иона и одного узла памяти. Передача вычислительной операции между двумя полноценными процессорными модулями, рабочая сеть из таких модулей и скорость 10–100 кГц в работе не показаны. Сведений о независимом рецензировании нет. Независимого воспроизведения результата пока не найдено.

Профильное издание Quantum Computing Report разобрало препринт 9 октября. Этот разбор опирается на материалы самих авторов и не является независимой проверкой. В нём указана температура памяти 20 мК, а в схеме установки в препринте - около 100 мК. Причина расхождения не ясна.