98‑кубитный квантовый компьютер на ловленых ионах с полносвязной топологией
A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity
2026-06-17
SCID: 54.1/ufa4ak2d
Discuss with AI
98-кубитный ловящий ионный процессорвзаимосвязь «все со всеми»высокоточные квантовые вентиликвантовая зарядно-строчная устройство (QCCD)рандомизированная выборка цепей (RCS)
Figures from the paper
Abstract (AI)
Квантовым компьютерам необходимы как операции с высокой добротностью, так и большое число кубитов, чтобы превзойти классические возможности. Платформы на ловленых ионах демонстрируют наивысшие фиделити вентилей среди всех модальностей, однако масштабирование до большего числа кубитов при сохранении характеристик остаётся ключевой задачей. Мы сообщаем о Quantinuum Helios, 98‑кубитном квантовом процессоре на ловленых ионах, построенном на архитектуре квантового зарядового сопряжённого устройства (quantum charge-coupled device, QCCD). Helios использует гиперправильные кубиты 137Ba+, обеспечивает полносвязность благодаря вращающемуся кольцу для хранения ионов, соединяющему две зоны квантовых операций через переход, достигает ускорения за счёт параллелизации операций и располагает новым программным стеком с компиляцией динамических программ в реальном времени. В усреднении по всем рабочим зонам системы получены средние инфиделити 2.5(1) × 10−5 для однокубитных (1Q) вентилей, 7.9(2) × 10−4 для двухкубитных (2Q) вентилей и 3.3(5) × 10−4 для подготовки состояния и измерения (SPAM); ни одно из этих значений не является фундаментально предельным и, вероятно, может быть улучшено. Эти компонентные инфиделити предсказывают системную производительность как в случайных Клиффордовых схемах, так и в случайной выборке схем (random circuit sampling, RCS), причём последнее демонстрирует, что Helios функционирует далеко за пределами возможностей классического моделирования и устанавливает новый рубеж по фиделити и сложности для квантовых компьютеров. Новый квантовый компьютер Quantinuum Helios, 98‑кубитный процессор на ловленых ионах на базе архитектуры QCCD, демонстрирует производительность, существенно превышающую классические возможности, и задаёт путь для масштабирования квантовых вычислений.
Key Findings
1
В систему интегрирован новый стек программного обеспечения с компиляцией в реальном времени динамических программ.
2
Компонентные инфидельности предсказывают производительность на уровне системы в случайных кливэндских схемах и случайной выборке схем (RCS); RCS показывает работу за пределами возможностей классического моделирования.
3
Helios достигает средней инфидельности однокубитных гейтов 2.5(1) × 10−5 по всем рабочим зонам.
4
Helios достигает средней инфидельности двухкубитных гейтов 7.9(2) × 10−4 по всем рабочим зонам.
5
Quantinuum Helios — 98‑кубитный ионный квантовый процессор на архитектуре QCCD с 137Ba+ гиперточечными кубитами и связностью «всё‑со‑всем».
6
Указанные компонентные инфидельности не являются фундаментальным пределом и, вероятно, подлежат улучшению, что указывает на путь масштабирования квантовых вычислений.
7
Инфидельность подготовки состояния и измерения (SPAM) в среднем составляет 3.3(5) × 10−4 по системе.
8
Система включает вращающееся кольцо хранения ионов, соединяющее две зоны операций через переход, что обеспечивает связность «всё‑со‑всем» и ускорение за счёт параллельных операций.
Research Object
Квантовый процессор Quantinuum Helios на 98 кубитах с ловушкой ионов (архитектура QCCD, гиперточечные кубиты 137Ba+ и вращающееся хранилище ионов)
Research Subject
Операционные показатели и масштабируемость: инфидельности операций (1Q, 2Q) и SPAM, всевзаимосвязность (all-to-all), ускорение за счёт параллельных операций и системный уровень производительности в случайных Клиффордовых схемах и в random circuit sampling, демонстрирующий превосходство над классической симуляцией
Publication Details
Publication Date
2026-06-17
Journal
Publisher
ISSN
Cited by
5
Open access PDF
Access Type
Author Information
Download PDF
Subscribe to digest