Quantinuum et les Sandia National Laboratories ont démontré que leur processeur quantique Helios à 98 qubits opère au-delà de toute capacité de simulation classique, avec les fidélités de portes logiques les plus élevées parmi les systèmes quantiques commerciaux.
La publication dans la revue Nature annonce un taux de fidélité de portes à un qubit atteignant 99,9975 % et de portes à deux qubits s’établissant à 99,921 % en moyenne repositionne les attentes du secteur quantique. Obtenus par le processeur Helios de Quantinuum, système à ions piégés de 98 qubits, les résultats dépassent nettement les performances des plateformes supraconductrices concurrentes de Google et d’IBM. L’infidélité de préparation et de mesure d’état se limite à 4,8 × 10⁻⁴, indicateur de la maîtrise atteinte sur l’ensemble des zones opérationnelles du dispositif.
Un chercheur de Quantinuum a résumé la portée des travaux : « Il faudrait exploiter chaque étoile de l’univers pour alimenter une machine classique capable de reproduire ce que nous avons accompli avec Helios. » La déclaration s’appuie sur des tests d’échantillonnage de circuits aléatoires établissant, selon l’équipe, « une nouvelle frontière de fidélité et de complexité pour les ordinateurs quantiques ».
Une architecture QCCD à connectivité totale
Helios s’appuie sur une architecture à dispositif à couplage de charge quantique (QCCD) organisée autour d’un piège à ions en « fourche ». Un anneau de stockage d’ions rotatif relie deux régions d’opérations quantiques via une jonction. La conception autorise une connectivité totale entre qubits : deux qubits quelconques du système peuvent interagir directement, propriété fondamentale qui distingue les systèmes à ions piégés de la topologie en grille fixe des processeurs supraconducteurs.
Le système exploite des qubits hyperfins de baryum-137 et encode jusqu’à 48 qubits logiques entièrement corrigés des erreurs, selon un ratio physique-logique de 2:1. Il peut également gérer jusqu’à 94 qubits logiques avec détection d’erreurs, offrant des performances supérieures à celles des qubits physiques bruts.
Validation croisée par Sandia et JUPITER
Les Sandia National Laboratories ont mené une validation indépendante des performances d’Helios au moyen de tests de référence rigoureux. Le partenariat s’inscrit dans l’objectif du département américain de l’Énergie visant le calcul quantique tolérant aux pannes. En parallèle, des travaux distincts réalisés sur le supercalculateur exascale européen JUPITER ont confirmé qu’Helios maintient des performances cohérentes jusqu’à 93 qubits et plus de 12 000 portes à deux qubits, seuil au-delà duquel les résultats deviennent impossibles à distinguer du bruit.
Les validations positionnent Helios comme le premier système à ions piégés à l’échelle des 100 qubits à démontrer une compétitivité directe avec les circuits supraconducteurs en nombre de qubits, tout en maintenant des taux d’erreur plus faibles. La démonstration intervient dans un paysage où la course entre plateformes matérielles quantiques s’intensifie, chaque architecture revendiquant des avantages distincts en termes de fidélité, de connectivité et de capacité de montée en échelle. Les travaux communs avec Sandia confirment également la robustesse des mesures, condition nécessaire à l’émergence de calculateurs véritablement tolérants aux pannes.
Article : « Helios: A 98-qubit trapped-ion quantum computer » – DOI : 10.48550/arXiv.2511.05465
