Корпорация Quantinuum вывела на рынок квантовый процессор Helios с расширенной конфигурацией: количество кубитов возросло с 56 до 96 при сохранении высокого уровня точности вычислений. Helios относится к ионным квантовым машинам — системам, где каждый кубит реализован отдельным ионом, зафиксированным электромагнитным полем и оперируемым с помощью лазеров.
Ключевое достоинство подобных систем заключается в отсутствии необходимости «изготовления» кубитов: все ионы однородны и свободно перемещаются внутри ловушки. Такая особенность обеспечивает возможность произвольно «запутывать» любые два кубита, что значительно расширяет гибкость построения вычислительных алгоритмов и схем коррекции ошибок. Вместе с тем увеличение числа кубитов усложняет маршрутизацию ионов: при протяжённых перемещениях время выполнения операций может превысить предел когерентности квантового состояния.
В Helios внедрена инновационная перекрёстная топология каналов, по принципу напоминающая дорожный развязку, связывающую два ионных депо. Здесь ионы движутся по замкнутому «кольцу» и, при необходимости, отклоняются в боковые ответвления для осуществления двухкубитных операций. Подобная схема снижает вероятность «заторов» при транспортировке ионов и ускоряет выполнение квантовых алгоритмов.
«Нам удалось не только сохранить, но и повысить точность двухкубитных взаимодействий при масштабировании числа кубитов», — отметила вице-президент Quantinuum Дженни Страбли. По её словам, нововведённая архитектура обеспечивает отработку надёжности пересечений, что заложит фундамент для будущих масштабных квантовых систем.
Управление Helios реализовано посредством фирменного компилятора и программной среды Guppy на базе Python. Обновлённая версия Guppy поддерживает циклические конструкции и условные операторы, что открывает возможности для реализации базовой квантовой коррекции ошибок — автоматического выявления и исправления сбоев. Кроме того, Helios способен функционировать как в режиме 94 активных кубитов с мониторингом ошибок, так и в конфигурации из 48 логических кубитов, собранных в единую кодовую ячейку.
С помощью Helios специалисты Quantinuum провели квантовую симуляцию модели Ферми–Хаббарда, демонстрирующую образование электронных пар при фазовом переходе вещества в сверхпроводящее состояние. Даже без активной коррекции ошибок результаты оказались практически идентичны теоретическим предсказаниям.
Helios позиционируется как промежуточное звено перед разработкой квантовых чипов с двумерной сетевой архитектурой, в которой ионы будут перемещаться через многочисленные перекрёстки. Представители компании подчёркивают, что методы, апробированные в Helios, станут основой для масштабных систем, способных обеспечивать параллельное взаимодействие тысяч кубитов.
Источник: iXBT
