Quantinuum и Sandia представили 98-кубитную систему Helios: квантовое преимущество при рекордной точности вычислений

Национальные лаборатории Сандия (Sandia National Laboratories) в коллаборации с компанией Quantinuum представили в журнале Nature результаты масштабного тестирования 98-кубитного квантового процессора Helios. Достигнутые показатели точности операций знаменуют собой значительный сдвиг в сторону создания полноценных отказоустойчивых квантовых систем.

Helios — передовая платформа на базе ионных ловушек, представленная разработчиками в прошлом году. Экспериментальные данные подтвердили беспрецедентно низкий уровень погрешностей: верность однокубитных операций составила 99,9975%, а двухкубитных — 99,921%. Столь высокие результаты выводят Helios в число самых стабильных квантовых вычислителей на текущий момент.

Данная работа стала итогом многолетних партнерских отношений в рамках соглашения о совместных исследованиях (CRADA). Лаборатории Сандия, работающие под эгидой Министерства энергетики США (DOE), уже более двух десятилетий развивают квантовое направление, изучая его влияние на такие сферы, как криптографическая безопасность, фармацевтический синтез, энергетические системы и высокозащищенные коммуникации.

Основной акцент в исследовании сделан на стабильности кубитов, а не только на их количестве. Современные квантовые системы крайне чувствительны к внешней среде — от колебаний лазерного излучения до тепловых шумов, что мгновенно приводит к деградации квантового состояния. Минимизация этих ошибок — фундаментальная задача на пути к созданию надежных архитектур.

Технология ионных ловушек, используемая в Helios, предполагает удержание ионов с помощью электромагнитных полей и их высокоточное перемещение в зонах обработки. Несмотря на сложную инфраструктуру, требующую филигранного контроля, этот метод обеспечивает превосходную управляемость квантовыми состояниями.

Важнейшим аспектом работы стала методика «промежуточных измерений» (mid-circuit measurements). Она позволяет считывать состояние отдельных кубитов прямо в ходе вычислений, что необходимо для оперативной коррекции ошибок без нарушения работы всего алгоритма. Специалисты Sandia разработали уникальные бенчмарки для тестирования этого процесса, что имеет решающее значение для развития алгоритмов исправления квантовых ошибок.

Эксперты подчеркивают: надежность операций сегодня важнее скорости. Даже мизерные отклонения в настройке лазеров или позиционировании ионов лавинообразно накапливаются, сводя на нет выигрыш от использования квантового процессора.

Параллельно лаборатории Сандия работают над интеграцией фотонных компонентов, которые позволяют передавать квантовую информацию с помощью света в оптических микросхемах. Эта технология обещает стать ключом к эффективному масштабированию систем при одновременном снижении энергозатрат.

По оценкам авторов исследования, Helios демонстрирует сложность и предсказуемость, которые уже недоступны для эффективного моделирования на классических компьютерах. Это не означает немедленного практического доминирования, но доказывает, что квантовые системы вышли на этап инженерной зрелости.

Таким образом, успех Sandia и Quantinuum знаменует собой важную веху: квантовые вычисления переходят из разряда лабораторных экспериментов в плоскость высокоточной инженерной дисциплины, где контроль за качеством становится приоритетной задачей.

Источник: iXBT