98-qubitars kvantdator med alla-alla-anslutningar – publicerad i Nature

Den 17 juni 2026 publicerade Ransford et al. (Quantinuum och Sandia National Laboratories) en peer-reviewed artikel i Nature med titeln "A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity" (DOI: 10.1038/s41586-026-10676-4), tillsammans med en News & Views-artikel . Resultaten etablerar Helios som Quantinuums största och mest pålitliga kvantdator hittills och visar att jonfälleteknik kan matcha supraledande kretsars antal kvantbitar samtidigt som man behåller betydligt lägre felfrekvenser .

Grindnoggrannhet

• Enkvantbitsgrind: 99,9975 % (medelfel 2,5 × 10⁻⁵)
• Tvåkvantbitsgrind: 99,921 % (medelfel 7,9 × 10⁻⁴)
• Tillståndsförberedelse och mätning (SPAM): 99,967 % (medelfel 3,3 × 10⁻⁴)

Artikeln anger att inga av dessa medelfel är fundamentalt begränsade och att de sannolikt kan förbättras ytterligare .

QCCD-arkitektur, stämgaffelfälla och alla-alla-anslutningar

Helios är baserad på en quantum charge-coupled device (QCCD)-arkitektur implementerad på en 2D-ytelektrod-fälla . Viktiga designegenskaper:

• Använder individuella ¹³⁷Ba⁺ hyperfin-kvantbitar som informationsbärare
• Alla-alla-anslutningar möjliggörs av en roterbar jonlagringsring som förbinder två kvantoperationsregioner via en korsning
• Joner transporteras fysiskt mellan rumsligt separerade minnes- och logikzoner – kvantbitarna flödar genom processorn som bitar i en klassisk CPU, med dedikerade minnesstrukturer, databussar och logikenheter
• Stämgaffelformade fällkorsningen gör att joner kan dirigeras till valfri grindzon, vilket möjliggör godtyckliga kvantbitpar-interaktioner

Denna transportbaserade arkitektur ger en genomsnittlig djup-1-tid på 55 ms per kretslager över alla 98 kvantbitar .

Kodning av felkorrigerade logiska kvantbitar

Helios-systemet demonstrerade flera skalor av logisk kvantbitskodning:

• 94 logiska kvantbitar med feldetektering och 48 logiska kvantbitar med full felkorrigering extraherades från de 98 fysiska kvantbitarna, med bättre-än-genombrottsprestanda
• Med 50 feldetekterade logiska kvantbitar körde Helios den största kodade simuleringen av kvantmagnetism hittills
• En separat teknisk rapport från Mitsubishi Electric (publicerad samma dag) utvärderade Quantum Fourier Transform på upp till 12 logiska kvantbitar kodade i Steane-koden på Helios

Nature-artikeln använde mätningar mitt i kretsen (icke-destruktiv avläsning) – en förmåga som är avgörande för aktiv felkorrigering – och Sandia bidrog med en ny riktmärkningsmetodik specifikt för att mäta prestandan hos dessa mätningar .

Oberoende validering

• Sandia National Laboratories utvärderade och certifierade oberoende Helios-systemet, levererade nya riktmärkningsverktyg och medförfattade artikeln . Sandias Quantum Performance Laboratory har ett långvarigt Cooperative Research and Development Agreement med Quantinuum (förnyat i maj 2026) .
• Europas JUPITER exascale-superdator: Den tillgängliga informationen innehåller inget omnämnande av att JUPITER validerat Helios. Detta påstående är obekräftat av de inhämtade källorna. Det kan hänvisa till en separat klassisk simuleringsjämförelse eller ett framtida valideringssteg, men det är inte dokumenterat i Nature-artikeln eller relaterad nyhetsbevakning.

Bredare implikationer

• Helios är den första jonfälladatorn i 100-kvantbitsklassen och visar att jonfältsystem kan uppnå supraledande kretsars kvantbitsantal (≈100) samtidigt som de behåller 10–100× lägre felfrekvenser
• Systemet fungerar långt bortom räckhåll för klassisk simulering, vilket bekräftas av benchmarks för slumpmässig kretssampling
• Komponenternas medelfel är prediktiva för systemets prestanda, vilket innebär att felmodellen är tillförlitlig och skalbar
• Resultaten stöder USA:s energidepartements mål om feltolerant kvantdatorer och markerar en "ny gräns för noggrannhet och komplexitet för kvantdatorer"