（來源：MIT TR ）
近日，總部位於美國的 Quantinuum 發布了第三代量子計算機 Helios，稱其是世界上最精確的通用商業量子計算機。
Quantinuum 於 2021 年通過劍橋量子計算（Cambridge Quantum Computing）和霍尼韋爾量子解決方案公司（Honeywell Quantum Solutions）合併成立。後者是霍尼韋爾這個大型企業集團的子公司。今年早些時候，Quantinuum 宣布籌集了 6 億美元的股權資本，融資後的估值為 100 億美元，使其成為最具價值的私人量子公司之一。
衡量量子計算機的一個常見指標是量子比特的數量，量子比特是量子計算的基本單元，類似於傳統計算機中的比特。然而，量子比特非常容易受到外界干擾，導致計算出錯。為了確保計算結果的準確性，通常需要用多個物理量子比特來形成一個邏輯量子比特。邏輯量子比特通過糾正錯誤，可以提供更加穩定和可靠的計算結果。
Helios 包含 98 個物理量子比特，並能夠從這些物理量子比特中提供 48 個邏輯錯誤糾正量子比特。其單量子比特門操作的保真度達到 99.9975%，雙量子比特門操作的保真度在所有量子比特對之間平均為99.921%。
（來源：Quantinuum）
相比之下， 2024 年穀歌需要用 105 個物理量子比特構建一個邏輯量子比特；今年 IBM 和亞馬遜雲科技分別需要 12 個和 9 個物理量子比特。這三家均使用超導電路作為量子比特。
“這一 2:1 的比例獨特且令人印象深刻。其他公司通常需要幾十到數百個物理量子比特才能創建一個邏輯量子比特。”加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）物理科學與電氣計算機工程學教授、風險投資公司 DCVC 合伙人Prineha Narang表示。
該團隊還做出了一個微小卻重要的改變：將量子比特從鐿切換為鋇。與主要依賴昂貴且對其他部件有較大損耗的紫外激光的鐿不同，鋇可以通過可見光波段的激光進行操控，而這一波段的工業技術已非常成熟。這使得量子計算機能夠採用更經濟、可靠、且更易擴展的商用方案。此外，鋇原子還天然具備一種能力，可以在原子層面檢測並清除一種稱為“泄漏”（leakage）的特定錯誤。通過直接解決這種錯誤，程序員可以顯著提升量子計算的整體性能。
Helios 高精度的優勢就來自於離子系統的設計特性。與固定在量子芯片表面的超導電路不同，Quantinuum 的 Helios 芯片中的離子可以被重新排列。由於這些離子可以移動，它們能夠與計算機中的任意其他離子相互作用，這種能力被稱為“全互連”（all-to-all connectivity）。這種全互連結構讓 Helios 能夠採用只需更少物理量子比特的錯誤糾正方法。相比之下，超導量子比特只能與相鄰的量子比特交互，因此兩個非相鄰量子比特之間的計算需要經過多個中間步驟來完成。
圖 | Helios 量子處理單元（來源：Quantinuum）
不過，從長遠來看，哪種類型的量子比特最終會勝出仍未可知。每種技術都有其設計優勢，可能在未來實現更好的可擴展性。
除了提升芯片上的量子比特數量外，Quantinuum 的另一項重要成就是實現了“實時錯誤糾正”（error correction on the fly），這是其量子計算機的一項新功能。該公司的計算理論與設計主管 David Hayes 表示，這一功能利用 NVIDIA GPU 來並行檢測量子比特中的錯誤。Hayes 認為，與業內常用的 FPGA 芯片相比，GPU 在錯誤糾正方面更高效。
Quantinuum 還使用其量子計算機研究了磁性和超導性的基礎物理。今年早些時候，該公司報告稱利用其前代量子機 H2 成功模擬了磁體的行為，聲稱該結果可與最先進的經典方法相媲美，並推動我們對磁性的理解進一步拓展。在 Helios 發布的同時，該公司還利用這台新機器模擬了高溫超導體中電子的行為。
Helios 也在軟件和系統架構上進行了徹底革新。其採用全新的軟件棧和實時控制引擎，使量子編程像經典計算一樣直觀，並首次實現了在單個程序中交織運行 GPU 加速的經典計算與量子計算。這一能力讓量子程序能夠根據實時計算結果動態調整，大幅提升計算效率與穩定性。與此同時，Helios 引入了全新的編程語言Guppy，支持循環、高階函數、動態量子比特分配等複雜邏輯，為實現大規模容錯量子計算奠定基礎。
隨着 Helios 的發布，Quantinuum 也宣布了一系列重要合作，包括與生命科學、材料科學、能源以及金融領域的早期用戶和合作夥伴。例如，安祖作為投資者和研究合作夥伴，將探索混合量子機器學習，以推進生物製藥的數據驅動發現；藍色量子比特 將使用真實世界的駕駛視頻數據進行 AI 圖像識別；寶馬將通過燃料電池催化劑材料研究推動可持續出行；摩根大通將研究量子計算在高級金融分析中的潛力；軟銀將探索下一代電池、有機光開關和太陽能電池的有機材料。
此外，Quantinuum 還與新加坡國家量子辦公室達成了新合作夥伴關係，將在當地部署 Helios 並建立 Quantinuum 的研發與運營中心。
Quantinuum 計劃在其明尼蘇達州的設施中構建另一個版本的 Helios。它已經開始為第四代計算機 Sol 構建原型，計劃在 2027 年交付，屆時其將擁有 192 個物理量子比特。Quantinuum 計劃在 2029 年推出其 Apollo 計算機，預計其將擁有數千個物理量子比特和數百個邏輯量子比特，並能實現大規模容錯計算。
原文鏈接：
1.https://www.technologyreview.com/2025/11/05/1127659/a-new-ion-based-quantum-computer-makes-error- Correction-simler/
2.https://www.quantinuum.com/blog/introducing-helios-the-most-accurate-quantum-computer-in-the-world