Един от лидерите в надпреварата за създаване на производителен и точен квантов компютър, американската компания Quantinuum, модифицира архитектурата на своя йонен процесор Helios и постигна рекордно нисък процент на изчислителни грешки.
Първите тестове на Helios, базиран на 98 бариеви йона с новата архитектура, демонстрираха способност за извършване на операции с единични кубити с точност от 99,9975%, а с две клетки памет – с 99,92%.
Изследователите на Quantinuum успяха също така да обменят данни между всички кубити в системата, което преди беше трудно постижимо.
Йонно-базираните квантови компютри имат най-висока толерантност към грешки, но е много трудно да се увеличи броят на кубитите в тях, без да се намали производителността им.
„Разработихме нова архитектура на йонен компютър, която позволява бързо изпълнение на произволни програми върху голям набор от кубити с рекордна прецизност”, отбелязват авторите на изследването, в което са участвали американски, британски и японски физици.
Подход към нова компютърна архитектура
Helios се състои от три взаимосвързани електромагнитни капана. Те са комбинирани, за да образуват вид кръгова състезателна писта, по която не автомобили, а йони барий-137, охладени до ултраниски температури, се движат в една и съща посока.
Пистата включва „кръстопът” и няколко близко разположени секции, където йоните се движат в противоположни посоки, обясниха учените.
При тази архитектура на капаните йоните взаимодействат помежду си и учените могат да пренасочат движението им, да ги сортират и да използват някои от тях като дългосрочно хранилище за квантова информация.
Новият подход позволява на изследователите да повишат изчислителнат производителност и да изпълняват произволни квантови алгоритми с произволен брой кубити.
Квантова конкуренция
Благодарение на възможностите на обновения Helios, изследователите от Quantinuum успяха да изчислят за много кратко време как се държат електроните в свръхпроводящи материали, както и да решат други фундаментални физични проблеми, които обикновено изискват месеци изчисления.
Квантовите компютри са способни да извършват изчисления, които са много трудни или невъзможни за изпълнение с помощта на класически суперкомпютри. Глобалната надпревара за създаване на квантов компютър, подходящ за практическа употреба, се ускорява. Няколко различни архитектурни подхода се развиват активно и се конкурират.
В йонните компютри атомните йони са ограничени от електромагнитни полета и се контролират от лазерни импулси. Свръхпроводящите кубити са най-разпространеният подход днес, използван от лидери в индустрията като IBM, Google и Rigetti.
Други подходи разчитат на фотонни и спинови системи, включително електронни спинове в полупроводници, азотно-вакуумни центрове в диаманти (NV центрове), силициеви спинове и топологични кубити.
През 2025 г. Quantinuum представи една от двете най-мощни системи, 96-кубитовата Quantinuum Helios. Втората по производителност беше IonQ Tempo със 100 кубита, разработена от американската компания IonQ.
В края на миналата година учени от Руския квантов център (RQC) представиха йонен квантов компютър, еквивалентен на 72 кубита и осигуряващ точност на работа с един и два кубита съответно от 99,92% и 96,5%.
