Квантовый компьютер Helios с 98 кубитами демонстрирует уникальные возможности моделирования

Совместное исследование национальной лаборатории США и Quantinuum продемонстрировало высокую стабильность и точность ионной архитектуры, усиливая гонку за отказоустойчивые квантовые вычисления

Национальная лаборатория Sandia США (Sandia National Laboratories) в сотрудничестве с компанией Quantinuum опубликовали в журнале Nature результаты тестирования 98-кубитной квантовой системы Helios, которые продемонстрировали высокую точность операций и достижения в области отказоустойчивых квантовых вычислений.

Helios — коммерческий квантовый процессор на основе ионных ловушек, представленный компанией в прошлом году. В новой серии экспериментов система продемонстрировала чрезвычайно низкий уровень ошибок: точность однокубитных операций достигла 99,9975%, а двухкубитных — 99,921%, что делает её одной из наиболее стабильных квантовых платформ своего рода.

Исследование осуществлялось в рамках долгосрочного партнёрства между Sandia и Quantinuum, которое основывается на соглашении о совместных исследованиях и разработках (Cooperative Research and Development Agreement). Национальная лаборатория, подведомственная Министерству энергетики США (DOE), более 20 лет развивает программы в области квантовых вычислений, оценивая их потенциальное влияние на криптографию, фармацевтику, энергетику и системы связи.

Основное внимание исследования уделяется не только количеству кубитов, но и их стабильности. В современных квантовых системах именно ошибки операций остаются главным ограничивающим фактором: любое внешнее воздействие — от нестабильного лазера до микроскопических колебаний атомов — может нарушить вычисление. По этой причине высокая точность операций рассматривается как критически важный параметр на пути к отказоустойчивым системам.

Helios использует архитектуру ионных ловушек, в которой ионы удерживаются электромагнитными полями и перемещаются между зонами обработки. Такой подход обеспечивает высокую управляемость кубитов, но требует сложной инфраструктуры охлаждения и контроля, особенно при масштабировании систем.

Особое внимание в исследовании уделено процедурам «mid-circuit measurements» — промежуточным измерениям, которые позволяют фиксировать состояние определённой группы кубитов во время вычислений и исправлять ошибки без нарушения работы всей системы. Sandia разработала специализированные методы бенчмаркинга для оценки таких операций, поскольку они играют ключевую роль в реализации квантовой коррекции ошибок.

Согласно словам исследователей, именно надёжность, а не скорость, становится определяющим параметром в развитии квантовых компьютеров. Даже незначительные отклонения — например, расстройка лазера или смещение одного иона — могут накапливаться и значительно снижать общую точность вычислений.

Параллельно Sandia участвует в разработке компонентов на основе интегрированной фотоники — технологии передачи и обработки квантовой информации с помощью световых сигналов в микрооптических структурах. Это направление расценивается как потенциальный способ масштабирования квантовых систем с уменьшением энергопотребления и повышением стабильности.

По итогам тестирования исследователи отмечают, что Helios уже демонстрирует уровень сложности и надёжности, который выходит за пределы классического моделирования. Однако речь пока не идет о практическом превосходстве, а о подтверждении того, что квантовые системы начинают переходить в стадию инженерной управляемости, необходимую для дальнейшего масштабирования.

Таким образом, результаты Sandia и Quantinuum фиксируют важный этап: переход от лабораторных демонстраций к системам, где ключевым ограничением становится не принцип работы, а качество инженерной реализации и контроль ошибок.