Quantinuum i Sandia National Laboratories publikują w „Nature” wyniki komputera kwantowego Helios

Architektura QCCD, pułapka w kształcie kamertonu i łączność każdy-z-każdym

Helios działa w oparciu o architekturę kwantowego sprzężonego ładunkowo układu (QCCD) zaimplementowaną na dwuwymiarowej elektrodzie powierzchniowej . Kluczowe innowacje konstrukcyjne obejmują:

• Zastosowanie pojedynczych kubitów nadsubtelnych ¹³⁷Ba⁺ (jonów baru) jako nośników informacji
• Łączność każdy-z-każdym (all-to-all connectivity) umożliwiona przez obrotowy pierścień magazynujący jony, który łączy dwa regiony operacji kwantowych za pośrednictwem skrzyżowania
• Jony są fizycznie transportowane między przestrzennie oddzielonymi strefami pamięci i logiki – kubyty przepływają przez procesor jak bity w klasycznym CPU, z dedykowanymi strukturami pamięci, magistralami danych i jednostkami logicznymi
• Pułapka w kształcie kamertonu (tuning-fork-style trap junction) pozwala kierować jony do dowolnej strefy bramek, umożliwiając interakcje dowolnej pary kubitów

Ta oparta na transporcie architektura daje średni czas jednej warstwy obwodu o głębokości 1 wynoszący 55 ms dla wszystkich 98 kubitów .

Kodowanie logicznych kubitów z korekcją błędów

System Helios wykazał wieloskalowe możliwości kodowania logicznych kubitów:

• Z 98 fizycznych kubitów wyodrębniono 94 logiczne kubity z detekcją błędów oraz 48 logicznych kubitów z pełną korekcją błędów, osiągając wydajność lepszą niż próg opłacalności (better-than-break-even)
• Z 50 kubitami logicznymi z detekcją błędów Helios uruchomił największą zakodowaną symulację magnetyzmu kwantowego w historii
• Osobny raport techniczny Mitsubishi Electric (opublikowany tego samego dnia) ocenił kwantową transformatę Fouriera na maksymalnie 12 logicznych kubitach zakodowanych w kodzie Steane’a na systemie Helios

W artykule w „Nature” wykorzystano pomiary w trakcie obwodu (mid-circuit measurements) – nieniszczący odczyt, niezbędny do aktywnej korekcji błędów – a Sandia dostarczyła nową metodologię benchmarkingu do pomiaru wydajności tych pomiarów .

Niezależna walidacja

• Sandia National Laboratories niezależnie oceniła i certyfikowała system Helios, dostarczając nowe narzędzia do benchmarkingu i współautorując artykuł . Laboratorium wydajności kwantowej Sandii od czterech lat współpracuje z Quantinuum w ramach umowy o współpracy badawczo-rozwojowej (CRADA), odnowionej w maju 2026 .
• Europejski superkomputer exaskalowy JUPITER: W dostępnych źródłach nie ma wzmianki o tym, by JUPITER walidował system Helios. To twierdzenie jest niepotwierdzone przez przeanalizowane materiały. Może dotyczyć osobnego porównania symulacji klasycznej lub przyszłego etapu walidacji, ale nie jest udokumentowane w artykule w „Nature” ani w powiązanych doniesieniach medialnych.

Szersze implikacje

• Helios to pierwszy komputer kwantowy z pułapką jonową w klasie 100 kubitów i dowód, że systemy pułapkowe mogą osiągnąć kubitową skalę układów nadprzewodzących (≈100) przy 10–100× niższych błędach
• System działa poza zasięgiem symulacji klasycznej, co potwierdzono testami losowego próbkowania obwodów
• Niedokładności na poziomie komponentów są prognostyczne dla wydajności na poziomie systemu, co oznacza, że model błędu jest wiarygodny i skalowalny
• Wyniki wspierają cel DOE (Departamentu Energii USA) dotyczący odpornych na błędy komputerów kwantowych i wyznaczają „nową granicę wierności i złożoności dla komputerów kwantowych”