Quantinuum 发布迄今最精确量子计算机 Helios，保真度 99.9975%

IT之家 11 月 8 日消息，美国量子计算公司 Quantinuum 于当地时间 11 月 5 日发布了新一代量子计算机 Helios，该系统在量子比特数量、精度和系统集成度上均实现了重大突破，被称为“全球最精确的量子计算机”。

据介绍，Helios 是 Quantinuum 在前代系统 H2 的基础上研发的新型号，而后者已实现“量子优势”（Quantum Advantage）。

Helios 的量子比特数量相较于 H2 几乎翻倍，并进一步提升了门操作保真度（fidelity），在量子性能上超越了所有现有系统。Quantinuum 首席执行官 Rajeeb Hazra 博士表示：“Helios 是一项真正的奇迹 —— 它将硬件与软件完美融合，打造了一个前所未有的探索平台。”

Helios 在正式发布前，已在两个月的早期访问计划中由包括软银与摩根大通在内的合作伙伴用于商业级研究。同时，该系统已成功用于高温超导与量子磁性的大规模模拟，为相关产业应用奠定基础。

目前，Helios 已通过云和本地部署向所有客户开放，并可选择与 NVIDIA GB200 集成，用于特定领域的计算需求。

量子精度新纪录

Helios 采用了 98 个全连接离子阱量子比特，实现 94 个逻辑量子比特纠缠态，单比特门保真度 99.9975%，双比特门保真度 99.921%，是目前业界精度最高的商用量子计算机。

在关键基准测试“随机电路采样”（Random Circuit Sampling, RCS）中，Helios 的表现远超经典超算系统。Helios 首席架构师 Anthony Ransford 博士表示：“要让经典计算机完成与 Helios 同样的计算，需要动用整个宇宙中所有恒星的能量。”

架构与材料创新

Helios 使用了改进的离子阱设计，通过微电流生成电磁场来悬浮单原子离子进行运算。该系统首次引入了“junction”结构，使量子比特可以高效路由与并行操作。系统采用量子电荷耦合器件架构（QCCD），允许所有量子比特之间实现完全互联，为未来扩展至上百节点提供可能。

此外，Quantinuum 将量子比特材料从镱（Yb）更换为钡（Ba），后者可使用可见光波段激光进行操控，降低了成本并提升可靠性。钡还可在原子层面检测并消除“泄漏错误”，提升计算精度与稳定性。

实时计算与编程革新

相较于前代系统采用“物理交换”方式，需要顺序排序、冷却和门控操作而无法实现并行处理，Helios 则更接近经典架构，配备专用内存、缓存和计算区域。

Helios QPU 就如同旋转的硬盘驱动器，通过环形存储（内存）旋转量子位，将它们通过连接点传递到缓存，将它们移动到逻辑区域进行门控，并在下一批处理时将它们移动到腿存储。

得益于此，“排序”与“冷却”两大操作可并行进行，从而打造出速度更快、错误更少的处理器。这种并行性将成为 Quantinuum 未来世代产品的标志性特征，实现更快的运行速度。

Helios 搭载全新实时软件栈，支持在量子程序运行过程中即时响应结果，实现 GPU 加速的量子与经典混合计算。这意味着开发者可使用新编程语言 Guppy 编写动态量子电路，实现循环、条件分支与实时量子比特分配等复杂逻辑。

IT之家注意到，该系统还同时兼容 QIR 与 NVIDIA CUDA-Q 等行业标准，使量子与经典计算的集成更加自然与高效。

迈向容错量子计算

Quantinuum 表示，公司已实现业界唯一的“全通用容错门集”，并展示了最多种类的纠错编码方案。

Helios 通过 98 个物理量子比特生成 94 个逻辑量子比特，实现比“盈亏平衡点”更优的精度表现；系统还利用自研的 Iceberg 编码技术，使每个逻辑量子比特仅需两辅助比特，编码效率达 1:1。

在性能扩展方面，Helios 将首次整合 NVIDIA Grace Hopper GPU 实现实时解码，使错误纠正可在运算中动态进行且不降频。这一架构与 CUDA-Q、NVQLink 及 Guppy 的结合，被视为实现大规模容错量子计算的重要基础。

Quantinuum 表示，Helios 的高保真度、可扩展性与可编程性，使其成为当前最具实用潜力的商用量子平台之一，可推动金融、材料科学及人工智能等领域的量子化研究与应用。