Terobosan Komputer Kuantum Helios: 98 Qubit, Fidelitas 99,9%, dan Arsitektur QCCD

Arsitektur QCCD, Perangkap Garpu Tala, dan Konektivitas Semua-ke-Semua

Helios dibangun di atas arsitektur quantum charge-coupled device (QCCD) yang diimplementasikan pada perangkap elektroda permukaan 2D . Fitur desain utama meliputi:

• Menggunakan qubit hyperfine ¹³⁷Ba⁺ sebagai pembawa informasi
• Konektivitas semua-ke-semua diwujudkan oleh cincin penyimpanan ion yang dapat diputar yang menghubungkan dua wilayah operasi kuantum melalui sebuah persimpangan
• Ion-ion dipindahkan secara fisik antara zona memori dan logika yang terpisah secara spasial — qubit mengalir melalui prosesor layaknya bit dalam CPU klasik, dengan struktur memori khusus, bus data, dan unit logika
• Persimpangan perangkap bergaya garpu tala memungkinkan ion dialihkan ke zona gate mana pun, sehingga memungkinkan interaksi pasangan qubit secara acak

Arsitektur berbasis transportasi ini menghasilkan waktu depth-1 rata-rata 55 ms per lapisan sirkuit di seluruh 98 qubit .

Enkripsi Qubit Logis dengan Koreksi Kesalahan

Sistem Helios mendemonstrasikan beberapa skala enkripsi qubit logis:

• 94 qubit logis dengan deteksi kesalahan dan 48 qubit logis dengan koreksi kesalahan penuh diekstraksi dari 98 qubit fisik, mencapai kinerja lebih baik dari break-even
• Dengan 50 qubit logis yang terdeteksi kesalahan, Helios menjalankan simulasi magnetisme kuantum terbesar yang pernah dikodekan hingga saat ini
• Laporan teknis terpisah dari Mitsubishi Electric (diterbitkan pada hari yang sama) mengevaluasi Quantum Fourier Transform pada hingga 12 qubit logis yang dikodekan dalam kode Steane di Helios

Makalah Nature menggunakan pengukuran di tengah sirkuit (pembacaan non-destruktif) — kemampuan penting untuk koreksi kesalahan aktif — dan Sandia berkontribusi dengan metodologi benchmarking baru khusus untuk mengukur kinerja pengukuran ini .

Validasi Independen dan Dampak Lebih Luas

• Sandia National Laboratories secara independen mengevaluasi dan mensertifikasi sistem Helios, menyediakan alat benchmarking baru, dan turut menulis makalah . Laboratorium Kinerja Kuantum Sandia memiliki perjanjian penelitian dan pengembangan kerja sama jangka panjang dengan Quantinuum (diperbarui pada Mei 2026) .
• Helios adalah komputer kuantum ion terperangkap kelas 100-qubit pertama dan menunjukkan bahwa sistem ion terperangkap dapat mencapai jumlah qubit skala sirkuit superkonduktor (≈100) sambil mempertahankan tingkat kesalahan 10–100× lebih rendah
• Sistem ini beroperasi jauh melampaui jangkauan simulasi klasik, sebagaimana dikonfirmasi oleh tolok ukur random circuit sampling
• Infidelitas tingkat komponen bersifat prediktif terhadap kinerja tingkat sistem, artinya model kesalahan dapat diandalkan dan skalabel
• Hasil ini mendukung tujuan DOE untuk komputasi kuantum toleran kesalahan dan menandai "perbatasan baru fidelitas dan kompleksitas untuk komputer kuantum"