Helios: 98-кубітний іонний квантовий комп’ютер із рекордною точністю та повним зв’язком

Архітектура QCCD, «камертонна» пастка та повний зв’язок

Helios побудовано на архітектурі quantum charge-coupled device (QCCD), реалізованій на двовимірному поверхневому електроді-пастці . Ключові особливості:

• Як носії інформації використовуються ¹³⁷Ba⁺ гіпертонкі кубіти
• Повний зв’язок (all-to-all connectivity) забезпечує обертове кільце для зберігання іонів, яке з’єднує дві зони квантових операцій через перехрестя
• Іони фізично переміщуються між просторово розділеними зонами пам’яті та логіки — кубіти «течуть» через процесор, як біти в класичному ЦП, з окремими структурами пам’яті, шинами даних і логічними блоками
• «Камертонна» пастка (tuning-fork-style trap junction) дозволяє спрямовувати іони до будь-якої вентильної зони, даючи змогу взаємодіяти довільним парам кубітів

Середній час виконання одного шару схеми глибини 1 на всіх 98 кубітах становить 55 мс .

Кодування логічних кубітів із виправленням помилок

Система Helios продемонструвала різні масштаби кодування логічних кубітів:

• 94 логічних кубіти з виявленням помилок та 48 логічних кубітів із повним виправленням помилок — вилучено з 98 фізичних кубітів із продуктивністю «краще, ніж без кодування» (better-than-break-even)
• Використовуючи 50 логічних кубітів із виявленням помилок, Helios виконав найбільше закодоване моделювання квантового магнетизму на сьогодні
• Окремий технічний звіт компанії Mitsubishi Electric (опублікований того ж дня) оцінював квантове перетворення Фур’є на 12 логічних кубітах, закодованих у коді Стіна на Helios

У статті Nature використано вимірювання в середині схеми (mid-circuit measurements) — неруйнівне зчитування, необхідне для активного виправлення помилок. Sandia надала нову методологію тестування для оцінки цих вимірювань .

Незалежна верифікація

• Sandia National Laboratories незалежно оцінили та сертифікували систему Helios, надавши нові інструменти тестування та виступивши співавторами статті . Sandia має довгострокову Угоду про кооперативні дослідження та розробки з Quantinuum (поновлену в травні 2026 року) .
• Європейський екзафлопсний суперкомп’ютер JUPITER: у наявних джерелах немає згадок про те, що JUPITER валідував Helios. Це твердження не підтверджується отриманими джерелами. Можливо, йдеться про окреме порівняння з класичним моделюванням або майбутній етап верифікації, але це не задокументовано в статті Nature чи пов’язаних новинах.

Ширші наслідки

• Helios — це перший квантовий комп’ютер на іонних пастках класу ~100 кубітів, який демонструє, що такі системи здатні досягти масштабу надпровідних схем (≈100 кубітів) при у 10–100 разів нижчих рівнях помилок
• Система працює далеко за межами можливостей класичного моделювання, що підтверджено тестами на випадкове вибіркове схем (random circuit sampling)
• Помилки на компонентному рівні є прогнозованими для системного рівня — модель помилок є надійною та масштабованою
• Результати підтримують мету Міністерства енергетики США щодо створення квантового комп’ютера з виправленням помилок і позначають «новий рубіж точності та складності квантових комп’ютерів»