Quantinuum og Sandia offentliggør banebrydende resultater i Nature: 98-qubit ionfældekvantumcomputer med hidtil uset præcision

Den 17. juni 2026 offentliggjorde Ransford et al. (Quantinuum og Sandia National Laboratories) den fagfællebedømte artikel "A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity" i Nature (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), ledsaget af en News & Views-artikel . Resultaterne bekræfter, at Helios er Quantinuums største og mest pålidelige kvantumcomputer til dato, og de viser, at ionfældeteknologi kan matche superledende kredsløbs antal af qubits, samtidig med at den opretholder væsentligt lavere fejlrater .

Gate-fideliteter

• Single-qubit gate-fidelitet: 99,9975% (gennemsnitlig infidelitet på 2,5 × 10⁻⁵)
• Two-qubit gate-fidelitet: 99,921% (gennemsnitlig infidelitet på 7,9 × 10⁻⁴)
• State preparation and measurement (SPAM) fidelitet: 99,967% (gennemsnitlig infidelitet på 3,3 × 10⁻⁴)

Artiklen understreger, at ingen af disse infideliteter er fundamentalt begrænset, og at de sandsynligvis kan forbedres yderligere .

QCCD-arkitektur, tuning-fork-ionfælde og alle-til-alle-forbindelse

Helios er baseret på en quantum charge-coupled device (QCCD)-arkitektur, implementeret på en 2D-overfladeelektrodefælde . De vigtigste designfunktioner omfatter:

• Anvendelse af individuelle ¹³⁷Ba⁺ hyperfine qubits som informationsbærere .
• Alle-til-alle-forbindelse opnås via en roterbar ionlagerring, der forbinder to kvanteoperationsområder gennem en junction .
• Ioner transporteres fysisk mellem rumligt adskilte hukommelses- og logikzoner – qubits flyder gennem processoren som bits i en klassisk CPU, med dedikerede hukommelsesstrukturer, databusser og logikenheder .
• Tuning-fork-junctionen muliggør routing af ioner til enhver gate-zone, hvilket tillader interaktion mellem vilkårlige qubit-par .

Denne transportbaserede arkitektur resulterer i en gennemsnitlig depth-1-tid på 55 ms per kredsløbslag på tværs af alle 98 qubits .

Kodning af fejlkorrigerede logiske qubits

Helios demonstrerede logisk qubit-kodning på flere skalaer:

• 94 logiske qubits med fejldetektion og 48 logiske qubits med fuld fejlkorrektion blev ekstraheret fra de 98 fysiske qubits, og systemet opnåede bedre-end-break-even-ydeevne .
• Med 50 fejldetekterede logiske qubits kørte Helios den hidtil største kodede simulering af kvantemagnetisme .
• En separat teknisk rapport fra Mitsubishi Electric (offentliggjort samme dag) evaluerede Quantum Fourier Transform på op til 12 logiske qubits kodet i Steane-koden på Helios .

Nature-artiklen anvendte mid-circuit-målinger (nondestruktiv aflæsning) – en egenskab, der er afgørende for aktiv fejlkorrektion – og Sandia bidrog med en ny benchmarkingsmetode til at måle ydeevnen af disse målinger .

Uafhængig validering

• Sandia National Laboratories evaluerede og certificerede Helios uafhængigt, leverede nye benchmarkingsværktøjer og medforfattede artiklen . Sandias Quantum Performance Laboratory har et mangeårigt Cooperative Research and Development Agreement med Quantinuum (fornyet i maj 2026) .
• Europas JUPITER exascale supercomputer: De foreliggende kilder indeholder ingen omtale af, at JUPITER har valideret Helios. Denne påstand er ubekræftet i de tilgængelige kilder. Det kan referere til en separat klassisk simuleringssammenligning eller et fremtidigt valideringstrin, men det er ikke dokumenteret i Nature-artiklen eller relateret nyhedsdækning.

Bredere perspektiver

• Helios er den første 100-qubit-klasse ionfældekvantumcomputer og demonstrerer, at ionfældesystemer kan opnå superledende kredsløbs antal af qubits (≈100), samtidig med at de fastholder 10–100× lavere fejlrater .
• Systemet opererer langt uden for klassisk simulerings rækkevidde, som bekræftet af random circuit sampling-benchmarks .
• Komponentniveauets infideliteter er prædiktive for systemniveauets ydeevne, hvilket betyder, at fejlmodellen er pålidelig og skalerbar .
• Resultaterne understøtter DOE's mål om fejltolerant kvantecomputing og markerer en "ny grænse for fidelitet og kompleksitet for kvantecomputere" .