2026年6月17日——山间西部的一项公私合作伙伴关系今天宣布了最新成果，标志着美国能源部在实现容错量子计算（即足够大且可靠以解决复杂问题的系统）的目标方面取得了稳步进展。

桑迪亚国家实验室（美国能源部持续时间最长的量子计算项目所在地）与科技公司Quantinuum今天在科学期刊《自然》上发表了一篇论文，报告了该公司去年推出的98量子比特商用系统Helios的性能。

在仅涉及一个或两个量子比特的操作中，该系统的保真度非常高，分别达到了99.9975%和99.921%。这些结果表明，Helios是该公司迄今最大、最可靠的量子计算机。

桑迪亚国家实验室高级经理Mike Descour称赞这一发现是实验室在量子计算领域的合作努力取得的成功。

“作为一项国家资源，我们致力于加速量子计算技术发展，以支持经济安全和国家安全，”他说。

桑迪亚国家实验室是美国首屈一指的工程实验室，为美国政府评估量子信息科学带来的新机遇和威胁。这些领域包括密码学、药物研发、能源科学、先进传感与通信，所有这些都对国家安全至关重要。

该论文此前已发布在预印本网站arXiv上。《自然》杂志上的新版本经过同行评审，意味着这些发现现已受到第三方专家的严格审查。

持续合作推动可扩展硬件发展

20多年来，桑迪亚国家实验室的量子计算研发项目将实验室的工程优势与计算机建模专长以及世界级的微电子和纳米技术设施相结合，在多种技术平台上构建、表征并共享了可工作的量子设备。

在此期间，桑迪亚国家实验室扩大了其行业合作组合。实验室与Quantinuum根据一项于5月续签的合作研发协议已合作了四年。与其它几家量子计算公司也签订了类似协议。

“我们欢迎与任何感兴趣的合作伙伴进行合作，包括大学、行业及其他国家实验室，”桑迪亚国家实验室光子学经理Chris DeRose表示。

这项伙伴关系最初形成于桑迪亚的研究人员在桑迪亚国家实验室的微系统工程、科学及应用综合体开始开发用于离子阱量子计算机（与Helios同类型）的集成光子学基础技术几年之后。

集成光子学是一种节能芯片，通过微观光学通道以光速传输信息。它有望通过降低能耗和提高可扩展性来降低量子技术的风险，而可扩展性是构建大型、有用的计算机的关键。

现在，桑迪亚国家实验室帮助Quantinuum设计和测试这些类型的组件，以便未来可能集成到平台上。

Quantinuum公司总部位于科罗拉多州，在新墨西哥州运营着一个研发基地，靠近桑迪亚国家实验室主园区。

桑迪亚对Helios进行评估

在《自然》杂志的论文中，桑迪亚对Helios系统的性能进行了评估和认证。

该国家实验室率先开发了调试量子计算机的方法，并使用了多种测试（包括一些自主发明的测试）来评估Helios。其研究人员提供了一种新的基准测试方法，用于衡量非破坏性读出操作（称为中间电路测量）的性能，这对于纠正量子计算错误至关重要。

“当今量子计算机最重要的方面不是速度，而是可靠性，”该论文的合著者、桑迪亚国家实验室的Robin Blume-Kohout表示。他解释说，量子计算机使用复杂、实验性的技术，可能以数十种微妙的方式失效，从失调的激光发出错误指令到单个原子轻微错位。这些问题都会降低保真度并限制性能。

Blume-Kohout表示，从长远来看，帮助企业解决这些问题将有助于实现能够解决未解科学难题的量子计算机。

“我们与商业合作伙伴一起评估量子计算机性能的各个方面，以加速量子超级计算时代的到来，”他说。

在短期内，新的研究成果表明，美国在这一进程中正在达到重要的里程碑。

“Helios的运行能力超越了经典模拟的极限，为量子计算机的保真度和复杂性设立了新的基准，”Quantinuum的Helios首席架构师Tony Ransford表示。