Helios de la Quantinuum este cel mai mare computer cuantic cu ioni prinși demonstrat până acum
Prima privire: Noul procesor Helios al lui Quantinuum este o etapă de inginerie majoră pentru calculul cuantic cu ioni prinși, construit pentru a rezolva o problemă care devine tot mai dificilă pe măsură ce sistemele cresc: mutarea qubiților printr-o mașină fără a le submina performanța. Procesorul de 98 de qubiți folosește o joncțiune cu patru căi pentru a direcționa ionii între memorie și zonele de procesare. De asemenea, se bazează pe un sistem de control care planifică acele mișcări în timp ce coordonează operațiunile cuantice. Împreună, hardware-ul și software-ul oferă Helios mai mult spațiu pentru a rula operațiuni în paralel decât modelele anterioare cu ioni prinși.
Helios este cel mai mare computer cuantic cu ioni prinși demonstrat până acum. Quantinuum, care are sediul în Cambridge, Marea Britanie și Broomfield, Colorado, a demonstrat anterior mașini cu 32 de qubiți în 2023 și 56 de qubiți în 2025.
Procesorul folosește atomi încărcați, cunoscuți ca ioni, ca qubiți. Câmpurile electromagnetice țin ionii deasupra cipului, iar impulsurile laser conduc porțile cuantice. Helios urmează un dispozitiv cuplat cu sarcină cuantică sau QCCD. În loc să păstreze fiecare qubit într-un loc fix, acesta stochează ioni într-o parte a mașinii și îi mută în zone separate pentru procesare.
Aspectul său include o regiune de memorie în formă de inel conectată la două căi de procesare. Intersecția X cu patru căi se află acolo unde acele regiuni se întâlnesc. Proiectele QCCD anterioare puteau muta ionii printr-o linie sau buclă. Noua intersecție oferă sistemului mai multe rute posibile și îi permite să se ocupe de mai multe sarcini simultan.
Acel design fizic este doar o parte din avans. Helios folosește și un software numit Helios runtime pentru a organiza munca. Software-ul determină când trebuie să se miște ionii, unde ar trebui să meargă și când trebuie efectuate operațiunile cu laser. Trebuie să evite conflictele de rutare, menținând în același timp mișcarea eficientă a circuitului cuantic.
Designul diferă de calculatoarele cuantice supraconductoare, unde qubiții sunt în general fixați pe loc și controlați de semnale electrice. Într-un sistem QCCD cu ioni prinși, mutarea qubiților face parte din calcul. Sistemul trebuie să transporte ionii în regiunea corespunzătoare de procesare înainte ca anumite porți să poată fi efectuate.
Abordarea este menită să reducă diafonia, în care o operație pe un qubit interferează cu altul. De asemenea, permite măsurarea și resetarea qubiților în timpul unui calcul, ceea ce poate ajuta la detectarea și corectarea erorilor înainte ca acestea să se răspândească. Deoarece ionii pot fi mutați prin dispozitiv, sistemul poate aduce, de asemenea, qubiți îndepărtați împreună pentru operații.
Helios a demonstrat calcule pe care metodele clasice cunoscute nu le puteau reproduce în limitele practice de timp și putere. Lucrarea a implicat teste de referință aleatorii, nu aplicații științifice sau comerciale. Această distincție contează. Procesorul nu arată încă că calculul cuantic poate rezolva o problemă utilă de afaceri sau de cercetare mai bine decât un computer clasic.
De asemenea, sistemul este departe de calculul cuantic tolerant la erori. În general, se așteaptă ca sistemele practice să necesite aproximativ un milion de qubiți. Strategia cuantică națională a Regatului Unit a stabilit o țintă pentru un computer tolerant la erori, capabil să efectueze un trilion de operațiuni. Cel mai lung calcul raportat al lui Helios a implicat aproximativ 4.000 de operații pe 98 de qubiți.
Scalarea tehnologiei ar necesita conectarea multor dispozitive QCCD prin conexiuni cuantice. Proiectele propuse vizează grile bidimensionale cu mai mulți qubiți și joncțiuni, dar asta ar aduce noi probleme. Ionii s-ar putea confrunta cu blocaje de trafic pe măsură ce se deplasează prin sistem, în timp ce controalele tensiunii ar trebui să rămână extrem de precise pe o mașină mult mai mare.
Helios nu este un computer cuantic practic tolerant la erori. Este, totuși, o descoperire semnificativă în hardware-ul și sistemele de control necesare pentru scalarea procesoarelor cu ioni prinși.
