Helios Komputer Kuantum 98-qubit: Pencapaian Terbaharu Quantinuum dan Sandia National Laboratories

Pada 17 Jun 2026, Ransford et al. (Quantinuum dan Sandia National Laboratories) menerbitkan kertas kerja yang disemak rakan sebaya dalam Nature bertajuk "A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity" (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), disertai dengan artikel News & Views . Hasilnya mengesahkan Helios sebagai komputer kuantum terbesar dan paling boleh dipercayai oleh Quantinuum setakat ini, dan menunjukkan bahawa teknologi ion terperangkap mampu menyamai jumlah qubit litar superkonduktor sambil mengekalkan kadar ralat yang jauh lebih rendah .

Ketepatan Pintu Kuantum (Gate Fidelities)

• Ketepatan pintu kuantum tunggal: 99.9975% (purata ketidaktepatan 2.5 × 10⁻⁵)
• Ketepatan pintu dua-qubit: 99.921% (purata ketidaktepatan 7.9 × 10⁻⁴)
• Ketepatan penyediaan dan pengukuran keadaan (SPAM): 99.967% (purata ketidaktepatan 3.3 × 10⁻⁴)

Kertas kerja tersebut menyatakan bahawa tiada satu pun daripada ketidaktepatan ini adalah terhad secara asasnya dan kemungkinan besar boleh diperbaiki lagi .

Seni Bina QCCD, Perangkap Garpu Tala, dan Sambungan Semua-ke-Semua (All-to-All Connectivity)

Helios adalah berdasarkan seni bina peranti gandingan cas kuantum (QCCD) yang dilaksanakan pada perangkap elektrod permukaan 2D . Ciri reka bentuk utama:

• Menggunakan qubit hiperhalus ¹³⁷Ba⁺ sebagai pembawa maklumat
• Sambungan semua-ke-semua diaktifkan oleh gelang penyimpanan ion yang boleh berputar yang menyambungkan dua kawasan operasi kuantum melalui simpang
• Ion diangkut secara fizikal antara zon memori dan logik yang berasingan secara spatial — qubit mengalir melalui pemproses seperti bit dalam CPU klasik, dengan struktur memori khusus, bas data, dan unit logik
• Simpang perangkap gaya garpu tala membolehkan ion dialihkan ke mana-mana zon get, membolehkan interaksi pasangan qubit yang sewenang-wenangnya

Seni bina berasaskan pengangkutan ini menghasilkan purata masa kedalaman-1 55 ms setiap lapisan litar merentasi semua 98 qubit .

Pengekodan Qubit Logik yang Dibetulkan Ralat

Sistem Helios menunjukkan pelbagai skala pengekodan qubit logik:

• 94 qubit logik dengan pengesanan ralat dan 48 qubit logik dengan pembetulan ralat penuh telah diekstrak daripada 98 qubit fizikal, mencapai prestasi lebih baik daripada pulang modal
• Dengan 50 qubit logik yang dikesan ralat, Helios menjalankan simulasi terbesar magnetisme kuantum yang pernah dikodkan
• Laporan teknikal berasingan daripada Mitsubishi Electric (diterbitkan pada hari yang sama) menilai Transformasi Fourier Kuantum pada sehingga 12 qubit logik yang dikodkan dalam kod Steane pada Helios

Kertas kerja Nature menggunakan pengukuran pertengahan litar (bacaan tidak memusnahkan) — keupayaan penting untuk pembetulan ralat aktif — dan Sandia menyumbang metodologi penanda aras baharu khusus untuk mengukur prestasi pengukuran ini .

Pengesahan Bebas

• Sandia National Laboratories secara bebas menilai dan memperakui sistem Helios, membekalkan alat penanda aras baharu dan menjadi pengarang bersama kertas kerja . Makmal Prestasi Kuantum Sandia mempunyai Perjanjian Penyelidikan dan Pembangunan Koperasi jangka panjang dengan Quantinuum (diperbaharui pada Mei 2026) .
• Superkomputer exascale JUPITER Eropah: Tiada bukti tersedia yang menyebut JUPITER mengesahkan Helios. Tuntutan ini tidak dapat disahkan oleh sumber yang diperoleh. Ia mungkin merujuk kepada perbandingan simulasi klasik yang berasingan atau langkah pengesahan masa depan, tetapi ia tidak didokumenkan dalam kertas kerja Nature atau liputan berita berkaitan.

Implikasi Lebih Luas

• Helios adalah komputer kuantum ion terperangkap kelas 100-qubit yang pertama dan menunjukkan bahawa sistem ion terperangkap boleh mencapai kiraan qubit skala litar superkonduktor (≈100) sambil mengekalkan kadar ralat 10–100× lebih rendah
• Sistem ini beroperasi jauh di luar jangkauan simulasi klasik, seperti yang disahkan oleh penanda aras persampelan litar rawak
• Ketidaktepatan peringkat komponen adalah ramalan terhadap prestasi peringkat sistem, bermakna model ralat adalah boleh dipercayai dan berskala
• Hasilnya menyokong matlamat DOE untuk pengkomputeran kuantum toleran kerosakan dan menandakan "sempadan baru ketepatan dan kerumitan untuk komputer kuantum"