Quantinuumin ja Sandian Helios-kvanttitietokone mullistaa alan: 98 kubittia ja ennätyksellinen tarkkuus Nature-lehdessä

Kvanttilaskennan uusi aikakausi: Helios haastaa suprajohtavat kubitit

17. kesäkuuta 2026 Ransford ym. (Quantinuum ja Sandia National Laboratories) julkaisivat vertaisarvioidun tutkimuksen Nature-lehdessä otsikolla "A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity" (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4) . Artikkelin rinnalla julkaistiin myös News & Views -kommentti . Tulokset vahvistavat Helioksen olevan Quantinuumin suurin ja luotettavin kvanttitietokone tähän mennessä. Ne osoittavat, että ioniloukkutekniikka voi saavuttaa saman kubittimäärän kuin suprajohtavat piirit samalla kun virhetasot ovat selvästi pienemmät .

Porttien uskollisuudet: huippuluokkaa

Helios saavuttaa seuraavat porttien uskollisuudet:

• Yhden kubitin portti: 99,9975 % (keskimääräinen epäuskollisuus 2,5 × 10⁻⁵)
• Kahden kubitin portti: 99,921 % (keskimääräinen epäuskollisuus 7,9 × 10⁻⁴)
• Tilan valmistelu ja mittaus (SPAM): 99,967 % (keskimääräinen epäuskollisuus 3,3 × 10⁻⁴)

Tutkimuksen mukaan mikään näistä epäuskollisuuksista ei ole perustavanlaatuisesti rajoitettu, ja niitä voidaan todennäköisesti parantaa edelleen .

QCCD-arkkitehtuuri, äänirautaloukku ja kaikki-yhteydet-kaikkiin

Helios perustuu kvanttivarauskytketyn laitteen (QCCD) arkkitehtuuriin, joka on toteutettu 2D-pintaelektrodiloukulla . Tärkeimmät suunnitteluominaisuudet:

• Käyttää yksittäisiä ¹³⁷Ba⁺-hyperfiinikubitteja tiedon kantajina
• Kaikki-yhteydet-kaikkiin -yhteydet mahdollistaa pyörivä ionivarastorengas, joka yhdistää kaksi kvanttitoiminta-aluetta risteyksen kautta
• Ioneja kuljetetaan fyysisesti paikkojen välillä: kubitit liikkuvat prosessorin läpi kuten bitit klassisessa suorittimessa, ja järjestelmässä on omat muistirakenteet, dataväylät ja logiikkayksiköt
• Äänirautamainen loukkuristeys mahdollistaa ionien ohjaamisen mille tahansa porttialueelle, mikä mahdollistaa mielivaltaiset kubittiparien vuorovaikutukset

Tämä kuljetuspohjainen arkkitehtuuri tuottaa keskimäärin 55 millisekunnin syvyys-1-ajan piirikerrosta kohti kaikilla 98 kubitilla .

Virhekorjattujen loogisten kubittien koodaus

Helios-järjestelmä osoitti loogisten kubittien koodausta useissa mittakaavoissa:

• 94 loogista kubittia virheentunnistuksella ja 48 loogista kubittia täydellä virheenkorjauksella saatiin 98 fyysisestä kubitista, saavuttaen parempi-kuin-tasapainotilan suorituskyvyn
• 50 virheentunnistetulla loogisella kubitilla Helios suoritti suurimman koskaan koodatun kvanttimagnetismin simulaation
• Mitsubishi Electricin erillinen tekninen raportti (julkaistu samana päivänä) arvioi kvantti-Fourier-muunnoksen jopa 12 loogisella kubitilla Steane-koodilla Helioksella

Nature-artikkelissa käytettiin piirin sisäisiä mittauksia (tuhoamaton lukumenetelmä), mikä on välttämätöntä aktiiviselle virheenkorjaukselle. Sandia kehitti uuden vertailumenetelmän näiden mittausten suorituskyvyn arvioimiseksi .

Riippumaton validointi

• Sandia National Laboratories arvioi ja sertifioi Helios-järjestelmän itsenäisesti. Sandia toimitti uusia vertailutyökaluja ja osallistui artikkelin kirjoittamiseen . Sandian Quantum Performance Laboratorylla on pitkäaikainen Cooperative Research and Development -sopimus Quantinuumin kanssa (uusittu toukokuussa 2026) .
• Euroopan JUPITER-eksaskaalasupertietokone: Käytettävissä olevat lähteet eivät sisällä mainintaa JUPITERin suorittamasta Helioksen validoinnista. Tämä väite on vahvistamaton haettujen lähteiden perusteella. Se saattaa viitata erilliseen klassiseen simulaatiovertailuun tai tulevaan validointivaiheeseen, mutta sitä ei ole dokumentoitu Nature-artikkelissa tai siihen liittyvässä uutisoinnissa.

Laajemmat vaikutukset

• Helios on ensimmäinen noin 100 kubitin ioniloukkukvanttitietokone ja osoittaa, että ioniloukkujärjestelmät voivat saavuttaa suprajohtavien piirien kubittimäärän (≈100) samalla kun virhetasot ovat 10–100 kertaa pienemmät
• Järjestelmä toimii selvästi klassisen simuloinnin ulottumattomissa, kuten satunnaispiirien näytteenottotestit vahvistavat
• Komponenttitason epäuskollisuudet ennustavat järjestelmätason suorituskykyä, mikä tarkoittaa, että virhemalli on luotettava ja skaalautuva
• Tulokset tukevat Yhdysvaltain energiaministeriön tavoitetta virheensietävästä kvanttilaskennasta ja merkitsevät "uutta uskollisuuden ja monimutkaisuuden rajaa kvanttitietokoneille"