Quantinuum et Sandia publient dans Nature les performances record de l'ordinateur quantique Helios

Le 17 juin 2026, Ransford et al. (Quantinuum et Sandia National Laboratories) ont publié un article évalué par les pairs dans Nature intitulé « A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity » (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), accompagné d'un article News & Views . Les résultats établissent Helios comme l'ordinateur quantique le plus vaste et le plus fiable de Quantinuum à ce jour et démontrent que la technologie des ions piégés peut égaler le nombre de qubits des circuits supraconducteurs tout en maintenant des taux d'erreur considérablement inférieurs .

Fidélité des portes quantiques

• Fidélité des portes à un qubit : 99,9975 % (infidélité moyenne de 2,5 × 10⁻⁵)
• Fidélité des portes à deux qubits : 99,921 % (infidélité moyenne de 7,9 × 10⁻⁴)
• Fidélité de la préparation et de la mesure (SPAM) : 99,967 % (infidélité moyenne de 3,3 × 10⁻⁴)

L'article précise qu'aucune de ces infidélités n'est fondamentalement limitée et qu'elles pourront probablement être encore améliorées .

Architecture QCCD, piège en forme de diapason et connectivité tous-à-tous

Helios repose sur une architecture à dispositif à couplage de charge quantique (QCCD) implémentée sur un piège à électrodes de surface 2D . Principales caractéristiques :

• Utilise des qubits hyperfins individuels ¹³⁷Ba⁺ comme porteurs d'information
• La connectivité tous-à-tous est rendue possible par un anneau de stockage d'ions rotatif qui relie deux régions d'opération quantique via une jonction
• Les ions sont physiquement transportés entre des zones de mémoire et de logique spatialement séparées — les qubits circulent dans le processeur comme des bits dans un CPU classique, avec des structures de mémoire dédiées, des bus de données et des unités logiques
• La jonction du piège en forme de diapason permet d'acheminer les ions vers n'importe quelle zone de porte, autorisant des interactions arbitraires entre paires de qubits

Cette architecture basée sur le transport donne un temps moyen de profondeur 1 de 55 ms par couche de circuit sur l'ensemble des 98 qubits .

Encodage de qubits logiques corrigés d'erreurs

Le système Helios a démontré plusieurs échelles d'encodage de qubits logiques :

• 94 qubits logiques avec détection d'erreurs et 48 qubits logiques avec correction d'erreurs complète ont été extraits des 98 qubits physiques, obtenant des performances meilleures que le break-even
• Avec 50 qubits logiques détectés d'erreurs, Helios a réalisé la plus grande simulation encodée de magnétisme quantique à ce jour
• Un rapport technique distinct de Mitsubishi Electric (publié le même jour) a évalué la transformée de Fourier quantique sur jusqu'à 12 qubits logiques encodés dans le code de Steane sur Helios

L'article dans Nature a utilisé des mesures en milieu de circuit (lecture non destructive) — une capacité essentielle pour la correction d'erreurs active — et Sandia a contribué à une nouvelle méthodologie de benchmarking spécifiquement pour mesurer les performances de ces mesures .

Validation indépendante

• Sandia National Laboratories a évalué et certifié indépendamment le système Helios, fournissant de nouveaux outils de benchmarking et co-écrivant l'article . Le Quantum Performance Laboratory de Sandia entretient un accord de recherche et développement coopératif de longue date avec Quantinuum (renouvelé en mai 2026) .
• Le supercalculateur exascale JUPITER d'Europe : Les preuves disponibles ne mentionnent pas JUPITER comme ayant validé Helios. Cette affirmation n'est pas étayée par les sources retrouvées. Elle pourrait se référer à une comparaison de simulation classique distincte ou à une étape de validation future, mais elle n'est pas documentée dans l'article de Nature ni dans les reportages associés.

Implications plus larges

• Helios est le premier ordinateur quantique à ions piégés de la classe des 100 qubits et démontre que les systèmes à ions piégés peuvent atteindre des comptes de qubits comparables à ceux des circuits supraconducteurs (≈100) tout en maintenant des taux d'erreur 10 à 100 fois inférieurs
• Le système fonctionne bien au-delà de la portée de la simulation classique, comme confirmé par les benchmarks d'échantillonnage de circuits aléatoires
• Les infidélités au niveau des composants sont prédictives des performances au niveau du système, ce qui signifie que le modèle d'erreur est fiable et évolutif
• Les résultats soutiennent l'objectif du DOE (Département de l'Énergie américain) d'un calcul quantique tolérant aux pannes et marquent une « nouvelle frontière de fidélité et de complexité pour les ordinateurs quantiques »