大規模量子コンピュータHeliosの性能評価で重要成果 (In the Mountain West, a Quantum Computing Collaboration Announces Major Results)

2026-06-17 サンディア国立研究所(SNL)

米国サンディア国立研究所を中心とする「Quantum Systems Accelerator(QSA)」の研究チームは、量子コンピューティングの実用化に向けた大きな成果を発表した。QSAは米国エネルギー省が支援する共同研究プロジェクトであり、大学、国立研究所、産業界の研究者が連携して量子コンピュータの基盤技術開発を進めている。今回の成果では、量子ビット(量子情報の基本単位)の制御精度向上や量子誤り訂正技術の発展、異なる量子ハードウェア間で共通利用できるアルゴリズムやソフトウェア基盤の整備など、多方面で重要な進展が報告された。研究チームは、超伝導量子ビットやイオントラップ量子ビットなど複数方式を対象に研究を進め、量子計算の信頼性と拡張性を高める技術を実証した。また、量子シミュレーションや最適化問題への応用研究も進展し、材料開発やエネルギー科学などへの利用可能性が示された。これらの成果は、現在の実験段階から実用的な量子計算システムへの移行を加速するものであり、米国における量子技術研究の重要な節目と位置付けられている。研究チームは今後も量子誤り耐性技術や大規模量子計算の実現に向けた研究を継続する予定である。

<関連情報>

全対全接続性を備えた98量子ビットのトラップイオン型量子コンピュータ A 98-qubit trapped-ion quantum computer with all-to-all connectivity

Anthony Ransford,M. S. Allman,Jake Arkinstall,J. P. Campora III,Samuel F. Cooper,Robert D. Delaney,Joan M. Dreiling,Brian Estey,Caroline Figgatt,Alex Hall,Ali A. Husain,Akhil Isanaka,Colin J. Kennedy,Nikhil Kotibhaskar,Ivaylo S. Madjarov,Karl Mayer,Alistair R. Milne,Annie J. Park,Adam P. Reed,Riley Ancona,Molly P. Andersen,Pablo Andres-Martinez,Will Angenent,Liz Argueta,… Justin G. Bohnet
Nature  Published:17 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-026-10676-4

大規模量子コンピュータHeliosの性能評価で重要成果 (In the Mountain West, a Quantum Computing Collaboration Announces Major Results)

Abstract

Quantum computers require both high-fidelity operations and large qubit numbers to surpass classical capabilities1. Trapped-ion platforms have demonstrated the highest gate fidelities of any modality2,3,4,5,6 but scaling to larger qubit numbers while preserving performance has remained a central challenge. We report on Quantinuum Helios, a 98-qubit trapped-ion quantum processor based on the quantum charge-coupled device (QCCD) architecture7. Helios features 137Ba+ hyperfine qubits8,9, all-to-all connectivity enabled by a rotatable ion storage ring connecting two quantum operation regions by a junction10,11, speed improvements from parallelized operations12 and a new software stack with real-time compilation of dynamic programs13. Averaged over all operational zones in the system, we achieve average infidelities of 2.5(1) × 10−5 for single-qubit (1Q) gates, 7.9(2) × 10−4 for two-qubit (2Q) gates and 3.3(5) × 10−4 for state preparation and measurement (SPAM), none of which are fundamentally limited and probably able to be improved. These component infidelities are predictive of system-level performance in both random Clifford circuits and random circuit sampling (RCS), the latter demonstrating that Helios operates well beyond the reach of classical simulation and establishes a new frontier of fidelity and complexity for quantum computers14.

1601コンピュータ工学
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