Helios: il computer quantistico a 98 qubit che stabilisce un nuovo standard di fedeltà e connettività

Il 17 giugno 2026, Ransford et al. (Quantinuum e Sandia National Laboratories) hanno pubblicato un articolo peer-reviewed su Nature dal titolo "A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity" (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), accompagnato da un articolo News & Views . I risultati consacrano Helios come il computer quantistico più grande e affidabile mai realizzato da Quantinuum e dimostrano che la tecnologia a ioni intrappolati può eguagliare il numero di qubit dei circuiti superconduttori (circa 100) mantenendo tassi di errore 10-100 volte inferiori .

Fedeltà delle porte

• Fedeltà porta singolo qubit: 99,9975% (infedeltà media di 2,5 × 10⁻⁵)
• Fedeltà porta doppio qubit: 99,921% (infedeltà media di 7,9 × 10⁻⁴)
• Fedeltà di preparazione e misurazione (SPAM): 99,967% (infedeltà media di 3,3 × 10⁻⁴)

L'articolo sottolinea che nessuna di queste infedeltà è fondamentalmente limitata e che probabilmente possono essere ulteriormente migliorate .

Architettura QCCD, trappola a forcella e connettività all-to-all

Helios si basa su un'architettura quantum charge-coupled device (QCCD) implementata su una trappola a elettrodi di superficie 2D . Caratteristiche progettuali chiave:

• Utilizza qubit iperfini di ¹³⁷Ba⁺ come portatori di informazione
• La connettività all-to-all è resa possibile da un anello di stoccaggio ionico rotabile che collega due regioni operative quantistiche tramite una giunzione
• Gli ioni vengono trasportati fisicamente tra zone di memoria e di logica spazialmente separate: i qubit fluiscono attraverso il processore come bit in una CPU classica, con strutture di memoria dedicate, bus dati e unità logiche
• La giunzione della trappola a forma di forcella consente di instradare gli ioni verso qualsiasi zona di gate, permettendo interazioni arbitrarie tra coppie di qubit

Questa architettura basata sul trasporto produce un tempo medio di profondità 1 di 55 ms per strato di circuito su tutti i 98 qubit .

Codifica di qubit logici corretti

Il sistema Helios ha dimostrato diverse scale di codifica di qubit logici:

• 94 qubit logici con rilevamento degli errori e 48 qubit logici con correzione completa degli errori sono stati estratti dai 98 qubit fisici, ottenendo prestazioni superiori al pareggio
• Con 50 qubit logici con rilevamento degli errori, Helios ha eseguito la più grande simulazione codificata di magnetismo quantistico mai realizzata
• Un rapporto tecnico separato di Mitsubishi Electric (pubblicato lo stesso giorno) ha valutato la Quantum Fourier Transform su un massimo di 12 qubit logici codificati nel codice Steane su Helios

L'articolo su Nature ha utilizzato misurazioni a metà circuito (lettura non distruttiva), una capacità essenziale per la correzione attiva degli errori, e Sandia ha contribuito con una nuova metodologia di benchmarking specificamente per misurare le prestazioni di queste misurazioni .

Validazione indipendente

• Sandia National Laboratories ha valutato e certificato in modo indipendente il sistema Helios, fornendo nuovi strumenti di benchmarking e co-firmando l'articolo . Il Quantum Performance Laboratory di Sandia ha un accordo di ricerca e sviluppo cooperativo di lunga data con Quantinuum (rinnovato a maggio 2026) .
• Il supercomputer exascale JUPITER europeo: Le prove disponibili non contengono alcuna menzione di JUPITER che abbia validato Helios. Questa affermazione non è confermata dalle fonti recuperate. Potrebbe riferirsi a un confronto di simulazione classica separato o a una futura fase di validazione, ma non è documentata nell'articolo Nature o nella copertura mediatica correlata.

Implicazioni più ampie

• Helios è il primo computer quantistico a ioni intrappolati della classe dei 100 qubit e dimostra che i sistemi a ioni intrappolati possono raggiungere conteggi di qubit paragonabili ai circuiti superconduttori (≈100) mantenendo tassi di errore 10-100 volte inferiori
• Il sistema opera ben oltre la portata della simulazione classica, come confermato dai benchmark di campionamento di circuiti casuali
• Le infedeltà a livello di componente sono predittive delle prestazioni a livello di sistema, il che significa che il modello di errore è affidabile e scalabile
• I risultati supportano l'obiettivo del DOE (Dipartimento dell'Energia statunitense) di un calcolo quantistico tollerante ai guasti e segnano una "nuova frontiera di fedeltà e complessità per i computer quantistici"