Kvantový počítač Helios: 98 qubitů dosahuje rekordní přesnosti a otevírá novou éru

Dne 17. června 2026 publikoval tým Ransford et al. (Quantinuum a Sandia National Laboratories) v časopise Nature recenzovaný článek s názvem „A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity“ (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), doplněný o komentář v rubrice News & Views . Výsledky ukazují, že systém Helios je největším a nejspolehlivějším kvantovým počítačem Quantinuum a dokazuje, že technologie zachycených iontů může konkurovat supravodivým kvantovým počítačům, přičemž dosahuje řádově nižší chybovosti .

Věrnost hradel

• Věrnost jednoduchého hradla: 99,9975 % (průměrná nevěrnost 2,5 × 10⁻⁵)
• Věrnost dvouqubitového hradla: 99,921 % (průměrná nevěrnost 7,9 × 10⁻⁴)
• Věrnost přípravy a měření stavu (SPAM): 99,967 % (průměrná nevěrnost 3,3 × 10⁻⁴)

Autoři článku uvádějí, že žádná z těchto nevěrností není zásadně omezena a pravděpodobně je možné je dále zlepšit .

Architektura QCCD, laditelná past a propojení všech qubitů

Helios je postaven na architektuře QCCD (quantum charge-coupled device) implementované na 2D povrchové elektrodové pasti . Klíčové konstrukční prvky:

• Jako nosiče informace slouží hyperjemné qubity z iontů ¹³⁷Ba⁺
• Propojení všech qubitů umožňuje otočný prstenec pro ukládání iontů, který spojuje dvě kvantové operační oblasti pomocí křižovatky
• Ionty jsou fyzicky přenášeny mezi prostorově oddělenými paměťovými a logickými zónami — qubity proudí procesorem podobně jako bity v klasickém CPU, s vyhrazenými paměťovými strukturami, datovými sběrnicemi a logickými jednotkami
• Křižovatka pasti ve stylu ladičky umožňuje směrování iontů do libovolné hradlové zóny, což umožňuje interakci libovolných párů qubitů

Tato transportní architektura poskytuje průměrnou dobu 55 ms na vrstvu obvodu (depth-1 time) napříč všemi 98 qubity .

Kódování logických qubitů s korekcí chyb

Systém Helios předvedl kódování logických qubitů v několika úrovních:

• 94 logických qubitů s detekcí chyb a 48 logických qubitů s plnou korekcí chyb bylo extrahováno z 98 fyzických qubitů, přičemž bylo dosaženo výkonu překonávajícího fyzické qubity (better-than-break-even)
• S 50 logickými qubity s detekcí chyb provedl Helios dosud největší kódovanou simulaci kvantového magnetismu
• Samostatná technická zpráva společnosti Mitsubishi Electric (zveřejněná téhož dne) vyhodnotila provedení kvantové Fourierovy transformace na až 12 logických qubitech kódovaných v Steaneově kódu na systému Helios

Článek v Nature využil měření uprostřed obvodu (mid-circuit measurements) (nedestruktivní čtení) — schopnost nezbytnou pro aktivní korekci chyb — a Sandia přispěla novou metodikou benchmarkingu speciálně pro měření výkonu těchto měření .

Nezávislé ověření

• Sandia National Laboratories nezávisle vyhodnotila a certifikovala systém Helios, dodala nové benchmarkovací nástroje a je spoluautorem článku . Laboratoř Quantum Performance Laboratory v Sandii má dlouhodobou dohodu o spolupráci s Quantinuum (obnovenou v květnu 2026) .
• Evropský exascale superpočítač JUPITER: Dostupné zdroje neobsahují žádnou zmínku o tom, že by JUPITER validoval Helios. Toto tvrzení není zdroji podloženo. Může se týkat samostatného srovnání s klasickými simulacemi nebo budoucího validačního kroku, ale není doloženo v článku Nature ani v souvisejících zpravodajských příspěvcích.

Širší souvislosti

• Helios je první kvantový počítač s ~100 qubity založený na zachycených iontech a ukazuje, že iontové systémy mohou dosáhnout počtu qubitů srovnatelného se supravodivými systémy (±100) při zachování 10–100× nižší chybovosti
• Systém pracuje mimo dosah klasických simulací, jak potvrdily benchmarky náhodných obvodů
• Nevěrnosti na úrovni komponent jsou prediktivní pro výkon na úrovni celého systému, což znamená, že chybový model je spolehlivý a škálovatelný
• Výsledky podporují cíl DOE (Ministerstva energetiky USA) dosáhnout odolné kvantové výpočty a představují „novou hranici věrnosti a složitosti pro kvantové počítače“