Norsk forskning: Slik setter Helios ny standard for kvantedatamaskiner

On 17. juni 2026 publiserte Ransford et al. (Quantinuum og Sandia National Laboratories) en fagfellevurdert artikkel i Nature med tittelen «A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity» (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), ledsaget av en News & Views-artikkel . Resultatene etablerer Helios som Quantinuums største og mest pålitelige kvantedatamaskin til dags dato, og viser at fanget-ion-teknologi kan matche qubit-antallet til superledende kretser, samtidig som den opprettholder betydelig lavere feilrater .

Portpresisjon (gate fidelities)

• Enkeltqubit-port: 99,9975 % (gjennomsnittlig infidelitet 2,5 × 10⁻⁵)
• Toqubit-port: 99,921 % (gjennomsnittlig infidelitet 7,9 × 10⁻⁴)
• State preparation and measurement (SPAM): 99,967 % (gjennomsnittlig infidelitet 3,3 × 10⁻⁴)

Artikkelen understreker at ingen av disse infidelitetene er fundamentalt begrenset, og at de sannsynligvis kan forbedres ytterligere .

QCCD-arkitektur, tuning-fork-felle og all-til-all-kobling

Helios er bygget på en quantum charge-coupled device (QCCD)-arkitektur implementert på en todimensjonal overflateelektrode-felle . Sentrale designelementer:

• Bruker individuelle ¹³⁷Ba⁺ hyperfinkobit som informasjonsbærere
• All-til-all-kobling muliggjøres av en roterbar ionelagringsring som forbinder to kvanteoperasjonsområder via en krysning
• Ioner transporteres fysisk mellom geografisk adskilte minne- og logikksoner – qubits flyter gjennom prosessoren omtrent som biter i en klassisk CPU, med dedikerte minnestrukturer, databusser og logikkenheter
• Tuning-fork-formen på fellekrysningen lar ioner dirigeres til hvilken som helst port-sone, noe som muliggjør vilkårlige parvise interaksjoner

Gjennomsnittlig dybde-1-tid er 55 ms per kretslag på tvers av alle 98 qubits .

Koding av feilkorrigerte logiske qubits

Helios demonstrerte flere skalaer av logisk qubit-koding:

• 94 logiske qubits med feildeteksjon og 48 logiske qubits med full feilkorrigering ble utvunnet fra 98 fysiske qubits, og oppnådde bedre-enn-break-even-ytelse
• Med 50 feildetekterte logiske qubits kjørte Helios den største kodede simuleringen av kvantemagnetisme til dags dato
• En separat teknisk rapport fra Mitsubishi Electric (publisert samme dag) evaluerte Quantum Fourier Transform på opptil 12 logiske qubits kodet i Steane-kode på Helios

Nature-artikkelen benyttet mid-circuit-målinger (ikke-destruktiv avlesning) – en egenskap som er avgjørende for aktiv feilkorrigering. Sandia bidro med en ny benchmark-metodikk spesielt for å måle ytelsen til disse målingene .

Uavhengig validering

• Sandia National Laboratories evaluerte og sertifiserte Helios uavhengig, leverte nye benchmark-verktøy og er medforfatter av artikkelen . Sandias Quantum Performance Laboratory har en langvarig Cooperative Research and Development Agreement med Quantinuum (fornyet i mai 2026) .
• Europas JUPITER exascale-superdatamaskin: De tilgjengelige kildene inneholder ingen omtale av at JUPITER har validert Helios. Denne påstanden er ikke bekreftet av de innhentede kildene og kan referere til en separat klassisk simuleringssammenligning eller et fremtidig valideringstrinn, men er ikke dokumentert i Nature-artikkelen eller relatert pressedekning.

Bredere implikasjoner

• Helios er den første 100-qubit-klassen fanget-ion-kvantedatamaskinen og viser at fanget-ion-systemer kan oppnå superledende-krets-skala qubit-antal (≈100) med 10–100× lavere feilrater
• Systemet opererer godt utenfor rekkevidden av klassisk simulering, bekreftet av random circuit sampling-benchmarks
• Infidelitetene på komponentnivå er prediktive for systemytelse, noe som betyr at feilmodellen er pålitelig og skalerbar
• Resultatene støtter US Department of Energys mål om feiltolerant kvanteberegning og markerer «en ny grense for presisjon og kompleksitet for kvantedatamaskiner»