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

Przełom w komputerach kwantowych z pułapką jonową

17 czerwca 2026 roku grupa badawcza Ransforda z Quantinuum i Sandia National Laboratories opublikowała w prestiżowym czasopiśmie „Nature” recenzowany artykuł zatytułowany „A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity” (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), któremu towarzyszył komentarz News & Views . Wyniki pracy przedstawiają Helios jako największy i najbardziej niezawodny komputer kwantowy Quantinuum, osiągnięty do tej pory. Badacze udowodnili, że technologia oparta na uwięzionych jonach może dorównać kubitowej liczbie układów nadprzewodzących (ok. 100 kubitów), zachowując przy tym od 10 do 100 razy niższe wskaźniki błędów .

Wierność bramek kwantowych

Zaprezentowane w artykule wierności operacji kwantowych są rekordowo wysokie:

• Wierność bramek jednokubitowych: 99,9975% (średnia niedokładność 2,5 × 10⁻⁵)
• Wierność bramek dwukubitowych: 99,921% (średnia niedokładność 7,9 × 10⁻⁴)
• Wierność przygotowania stanu i pomiaru (SPAM): 99,967% (średnia niedokładność 3,3 × 10⁻⁴)

Autorzy podkreślają, że żadna z tych niedokładności nie jest ograniczona fundamentalnie i istnieje przestrzeń do dalszej poprawy . Dla porównania, błędy bramek w komputerach nadprzewodzących Google’a czy IBM wynoszą zazwyczaj od 0,3% do 0,5% .

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”