科技日报记者 张梦然
量子计算公司Quantinuum正式发布其第三代量子计算机Helios，该系统在计算性能和量子纠错能力方面显著提升。团队表示，尽管当前所有量子计算机尚无法运行如新材料模拟或金融建模等高价值算法，但Quantinuum采用的离子阱技术路线——以单个带电原子作为量子比特，被认为在规模化路径上具备独特优势，相较其他超导电路方案可能更具扩展潜力。
Quantinuum于2021年通过剑桥量子计算和霍尼韦尔量子解决方案公司合并成立。此次推出的Helios核心是一块指甲盖大小的芯片，内部悬浮着98个钡离子，作为执行运算的物理量子比特。这比其前代机型H2所使用的56个镱离子有所提升，且改用钡离子是一项关键改进：对激光操控更敏感，控制精度更高。整套系统置于约15开尔文（-258.15℃）的低温腔体内，安装在精密光学平台上，用户可通过云端远程访问。
量子计算的核心在于利用量子叠加和纠缠等特性处理信息。Helios中的钡离子可同时处于0和1的叠加态。这种状态类似空中旋转的硬币，在被观测前既非正面也非反面。理论上，这种特性使量子计算机在解决特定复杂问题时远超经典计算机，例如模拟电池材料或优化物流网络。
由于量子系统极易受干扰，错误频发。实现可靠计算的关键在于量子纠错——将一个逻辑信息单元分散编码到多个物理量子比特中。不同硬件平台所需的物理资源差异巨大，Helios在这方面表现突出，仅需两个物理离子即可构建一个逻辑量子比特。相比之下，谷歌2024年需105个超导量子比特构建一个逻辑比特，IBM和亚马逊云科技近期分别使用了12个和9个。
加拿大滑铁卢大学物理学家拉吉布尔·伊斯兰（未参与该项目）认为，Helios的优势源于其极低的原始错误率。测试显示，其成对量子比特执行纠缠操作的成功率高达99.921%。“据我所知，目前没有任何其他平台达到这一水平。”这一高保真度减少了纠错所需的冗余资源，同时该系统还能实时纠错。
下一步，Quantinuum计划在明尼苏达州建设另一台Helios，并已启动第四代机型的原型开发，预计2027年交付，配备192个物理量子比特。
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