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" .

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" .