إنجاز علمي: كمبيوتر “هيليوس” الكمي بـ 98 كيوبت يُحدث ثورة في الدقة والتواصل

في 17 يونيو 2026، نشر فريق Ransford وآخرون (من Quantinuum ومختبرات سانديا الوطنية) ورقة بحثية محكمة في مجلة Nature بعنوان "كمبيوتر كمي بـ 98 كيوبت أيوني محبوس مع اتصال كامل" (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4)، إلى جانب مقال تعليق وتحليل . تؤسس النتائج هيليوس كأكبر وأوثق كمبيوتر كمي من Quantinuum حتى الآن، وتثبت أن تقنية الأيونات المحبوسة يمكنها مضاهاة أعداد الكيوبتات في دوائر الموصلات الفائقة (حوالي 100 كيوبت) مع الحفاظ على معدلات خطأ أقل بمقدار 10 إلى 100 مرة .

دقة البوابات (Gate Fidelities)

• دقة البوابة أحادية الكيوبت: 99.9975% (متوسط الخطأ 2.5 × 10⁻⁵)
• دقة البوابة ثنائية الكيوبت: 99.921% (متوسط الخطأ 7.9 × 10⁻⁴)
• دقة تحضير الحالة والقياس (SPAM): 99.967% (متوسط الخطأ 3.3 × 10⁻⁴)

تشير الورقة إلى أن أياً من هذه الأخطاء ليس محدوداً بشكل أساسي، ومن المحتمل تحسينها أكثر .

بنية QCCD، المصيدة ذات الشوكة الرنانة، والاتصال الكامل

يعتمد هيليوس على بنية جهاز اقتران شحنة كمي (QCCD) مطبقة على مصيدة كهربائية سطحية ثنائية الأبعاد . الميزات التصميمية الرئيسية:

• يستخدم كيوبتات فائقة الدقة من الباريوم-137 (¹³⁷Ba⁺) كحاملات للمعلومات
• الاتصال الكامل (All-to-all Connectivity) يتم تمكينه بواسطة مسار تخزين أيوني دوار يربط منطقتي تشغيل كموميتين عبر تقاطع
• تُنقل الأيونات فيزيائياً بين مناطق الذاكرة والمنطق المنفصلة مكانياً — تتدفق الكيوبتات عبر المعالج مثل البتات في معالج تقليدي، مع هياكل ذاكرة مخصصة ونواقل بيانات ووحدات منطق
• يسمح تقاطع المصيدة على شكل شوكة رنانة (tuning fork) بتوجيه الأيونات إلى أي منطقة بوابات، مما يتيح التفاعل بين أي زوج من الكيوبتات

تنتج هذه البنية المبنية على النقل زمناً متوسطاً للعمق 1 يبلغ 55 مللي ثانية لكل طبقة دارة عبر جميع الكيوبتات الـ 98 .

ترميز الكيوبتات المنطقية المصححة للأخطاء

أظهر نظام هيليوس مقاييس متعددة لترميز الكيوبتات المنطقية:

• تم استخراج 94 كيوبتاً منطقياً مع كشف الأخطاء و48 كيوبتاً منطقياً مع تصحيح أخطاء كامل من 98 كيوبتاً فيزيائياً، محققين أداءً يتجاوز نقطة التعادل (better-than-break-even)
• باستخدام 50 كيوبتاً منطقياً مع كشف الأخطاء، أجرى هيليوس أكبر محاكاة مشفرة للمغناطيسية الكمية حتى تاريخه
• نشرت شركة ميتسوبيشي إلكتريك (في نفس اليوم) تقريراً فنياً منفصلاً قيمت فيه تحويل فورييه الكمي (QFT) على ما يصل إلى 12 كيوبتاً منطقياً مشفراً برمز ستين (Steane code) على هيليوس

استخدمت ورقة Nature قياسات منتصف الدائرة (mid-circuit measurements) (قراءة غير مدمرة) — وهي قدرة أساسية لتصحيح الأخطاء النشط — وساهمت سانديا بمنهجية قياس مرجعية جديدة لقياس أداء هذه القياسات .

التحقق المستقل

قامت مختبرات سانديا الوطنية بتقييم واعتماد نظام هيليوس بشكل مستقل، حيث قدمت أدوات قياس مرجعية جديدة وشاركت في تأليف الورقة . لدى مختبر الأداء الكمي في سانديا اتفاقية تعاون بحث وتطوير طويلة الأمد مع Quantinuum (تم تجديدها في مايو 2026) .

لا يحتوي الدليل المتاح على أي ذكر لقيام كمبيوتر JUPITER الخارق الأوروبي بالتحقق من صحة هيليوس. هذا الادعاء غير مدعوم بالمصادر المسترجعة.

الآثار الأوسع

• هيليوس هو أول كمبيوتر كمي من فئة 100 كيوبت يعتمد على الأيونات المحبوسة، ويوضح أن أنظمة الأيونات المحبوسة يمكنها تحقيق أعداد كيوبتات تعادل دوائر الموصلات الفائقة مع الحفاظ على معدلات خطأ أقل بمقدار 10–100 مرة
• يعمل النظام بما يتجاوز بكثير قدرة المحاكاة التقليدية، كما تم تأكيده من خلال مقاييس أخذ عينات الدوائر العشوائية
• أخطاء المكونات الفردية تتنبأ بالأداء على مستوى النظام، مما يعني أن نموذج الخطأ موثوق وقابل للتوسع
• تدعم النتائج هدف وزارة الطاقة الأمريكية في الوصول إلى الحوسبة الكمية المقاومة للأخطاء، وتشكل "حدوداً جديدة للإتقان والتعقيد في أجهزة الكمبيوتر الكمية"