Квантовый компьютер Helios побил рекорды точности и масштаба: результаты опубликованы в Nature

17 июня 2026 года группа исследователей Ransford et al. (Quantinuum и Sandia National Laboratories) опубликовала в рецензируемом журнале Nature статью «A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity» (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4) . Эта работа представляет квантовый компьютер Helios — крупнейшую и самую надежную систему Quantinuum на сегодняшний день. Результаты показывают, что технология ионных ловушек может достигать того же количества кубитов, что и сверхпроводящие схемы, сохраняя при этом существенно более низкие уровни ошибок .

Точность вентилей

• Однокубитные операции: точность 99,9975% (средняя частота ошибок 2,5 × 10⁻⁵)
• Двухкубитные операции: точность 99,921% (средняя частота ошибок 7,9 × 10⁻⁴)
• Подготовка и измерение состояния (SPAM): точность 99,967% (средняя частота ошибок 3,3 × 10⁻⁴)

Авторы отмечают, что ни один из этих показателей не является фундаментально ограниченным и, вероятно, может быть улучшен .

Архитектура QCCD, ионная ловушка типа «камертон» и полная связность

Helios основан на архитектуре квантового прибора с зарядовой связью (QCCD), реализованной на двумерном поверхностном электродном захвате . Ключевые особенности:

• В качестве носителей информации используются отдельные гипертонкие кубиты ¹³⁷Ba⁺
• Связность «каждый-с-каждым» обеспечивается поворотным кольцом для хранения ионов, которое соединяет две области квантовых операций через переход
• Ионы физически перемещаются между пространственно разделенными зонами памяти и логики — кубиты «текут» через процессор, как биты в классическом ЦП, с выделенными структурами памяти, шинами данных и логическими блоками
• Переход ловушки типа «камертон» позволяет направлять ионы в любую зону вентилей, обеспечивая произвольные парные взаимодействия кубитов

Такая транспортная архитектура дает среднее время глубины 1 слоя схемы 55 мс для всех 98 кубитов .

Кодирование логических кубитов с коррекцией ошибок

Система Helios продемонстрировала несколько масштабов кодирования логических кубитов:

• 94 логических кубита с обнаружением ошибок и 48 логических кубитов с полной коррекцией ошибок были извлечены из 98 физических кубитов, достигнув производительности «лучше, чем безубыточная»
• С 50 логическими кубитами с обнаружением ошибок Helios выполнил крупнейшее на сегодняшний день закодированное моделирование квантового магнетизма
• Отдельный технический отчет Mitsubishi Electric (опубликованный в тот же день) оценил квантовое преобразование Фурье на до 12 логических кубитах, закодированных в коде Штейна, на Helios

В статье в Nature использовались измерения в середине схемы (неразрушающее считывание) — возможность, необходимая для активной коррекции ошибок, — и Sandia представила новую методологию бенчмаркинга специально для измерения производительности этих измерений .

Независимая валидация

• Sandia National Laboratories независимо оценила и сертифицировала систему Helios, предоставив новые инструменты бенчмаркинга и выступив соавтором статьи . Лаборатория квантовой производительности Sandia имеет давнее Соглашение о кооперативных исследованиях и разработках с Quantinuum (возобновлено в мае 2026 г.) .
• Экзафлопсный суперкомпьютер JUPITER: в доступных источниках нет упоминаний о том, что JUPITER валидировал Helios. Это утверждение не подтверждено полученными источниками. Возможно, оно относится к отдельному сравнению с классическим моделированием или будущему этапу валидации, но оно не задокументировано в статье Nature или связанных новостях.

Более широкие последствия

• Helios — первый квантовый компьютер на ионных ловушках с ≈100 кубитами и демонстрирует, что системы на ионных ловушках могут достигать масштаба кубитов, сопоставимого со сверхпроводящими схемами (≈100), при сохранении в 10–100 раз более низких уровней ошибок
• Система работает далеко за пределами возможностей классического моделирования, что подтверждено тестами на случайной выборке схем
• Уровни ошибок на уровне компонентов предсказывают производительность на уровне системы, что означает, что модель ошибок надежна и масштабируема
• Результаты поддерживают цель Министерства энергетики США по созданию отказоустойчивых квантовых вычислений и знаменуют «новый рубеж точности и сложности для квантовых компьютеров»