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Des ingénieurs ont construit un processeur quantique à partir de 98 ions de baryum qui commet très peu d'erreurs.
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Dans le nouveau processeur Helios, 98 ions de baryum tournent en rond sur un circuit fermé, comme des chevaux de manège. Cette architecture permet à n'importe quel ion d'échanger des données avec n'importe quel autre, rendant le système flexible et puissant. Des impulsions laser, telle une baguette de chef d'orchestre, donnent des ordres à la vitesse de la lumière.
Le principal problème des calculs quantiques, ce sont les erreurs. Plus la tâche est complexe, plus le risque de défaillance est élevé. Helios brise cette tendance : ses opérations sont précises à 99,992 % — environ une erreur pour 12 500 étapes. C'est un record pour un système de cette taille.
De plus, la température dans le piège est proche du zéro absolu — plus froide que le vide interstellaire. Des mesures laser vérifient l'état de chaque ion. Une telle fiabilité ouvre la voie à des calculs inimaginables pour les superordinateurs classiques. L'idée de l'ordinateur quantique a été proposée par Richard Feynman, et la technologie des pièges à ions a été développée par David Wineland.
We report on Quantinuum Helios, a 98-qubit trapped-ion quantum processor based on the quantum charge-coupled device (QCCD) architecture. Helios features $$^{137}$$Ba$$^{+}$$ hyperfine qubits, all-to-all connectivity enabled by a rotatable ion storage ring connecting two quantum operation regions by a junction, speed improvements from parallelized operations, and a new software stack with real-time compilation of dynamic programs. Averaged over all operational zones in the system, we achieve average infidelities of $$2.5(1)\times10^{-5}$$ for single-qubit gates, $$7.9(2)\times10^{-4}$$ for two-qubit gates, and $$4.8(6)\times10^{-4}$$ for state preparation and measurement, none of which are fundamentally limited and likely able to be improved. These component infidelities are predictive of system-level performance in both random Clifford circuits and random circuit sampling, the latter demonstrating that Helios operates well beyond the reach of classical simulation and establishes a new frontier of fidelity and complexity for quantum computers.
