Cisco опубликовала прототип «универсального квантового переключателя»… способствуя соединению различных квантовых компьютеров

Системы Cisco ($CSCO) недавно представили прототип сетевого коммутатора, который способен передавать квантовую информацию между разными квантовыми компьютерами, сохраняя их “квантовое состояние”. Эта инициатива направлена на решение проблемы “масштабируемости”, которая считается ключевой для коммерциализации квантовых вычислений, через сетевые технологии.

Этот публичный прототип “Универсальный квантовый коммутатор Cisco” пока находится на стадии исследовательских образцов, но его значение велико, поскольку он позволяет соединять квантовые системы разных поставщиков как единую сеть. До настоящего времени развитие квантовой индустрии шло по двум путям: создание более крупных единых устройств и объединение нескольких устройств в систему, которая работает как единое целое. Cisco выбрала второй путь в качестве приоритета.

В некоторых исследовательских учреждениях и компаниях квантовые компьютеры уже используются как вспомогательные процессоры для решения задач, которые трудно или долго решать на традиционных суперкомпьютерах. В корпоративном секторе внимание сосредоточено на оптимизации, моделировании молекул для разработки новых материалов и лекарств, а также на противодействии квантовым атакам на криптографию, в то время как исследователи занимаются физикой, моделированием и разработкой новых квантовых алгоритмов.

Однако для практического применения квантовых вычислений необходимо значительно увеличить число “квантовых бит” (кубитов). Кубит — это базовая единица квантовой информации. В настоящее время коммерческие квантовые компьютеры имеют от нескольких сотен до нескольких тысяч кубитов, ожидается, что в ближайшие годы их число увеличится до десятков тысяч, но многие оценки указывают, что для ощутимых преимуществ в реальных промышленных условиях потребуется миллионы кубитов.

Интеграция различных квантовых компьютеров в единую сеть

Метод Cisco заключается в роли “переводчика” между квантовыми системами, кодирующими информацию разными способами. По словам компании, этот коммутатор может работать при комнатной температуре и использовать существующие оптоволоконные коммуникации. Кроме того, благодаря запатентованной технологии преобразования он способен ретранслировать входные и выходные коды, используемые разными квантовыми технологиями.

Проще говоря, даже если два квантовых компьютера разных производителей используют разные “языки”, через этот коммутатор можно обеспечить передачу данных между ними. Это считается ключевым элементом “универсальной квантовой сети”, не зависящей от конкретного аппаратного обеспечения.

Вице-президент и генеральный директор подразделения Outshift в Cisco Вижай Панди отметил: “Мы давно понимаем, что соединение квантовых систем — это ключ к достижению действительно масштабируемых решений. Этот результат — важный шаг, но это только начало.”

Дизайн этого коммутатора поддерживает основные методы кодирования на основе света, такие как поляризация, временные интервалы, частотные диапазоны и путь. Поскольку разные квантовые системы по-разному загружают информацию на фотон, универсальный коммутатор должен не только передавать сигналы, но и преобразовывать их формат без потери информации.

Компания Cisco сообщила, что уже завершила системное тестирование на базе метода поляризации. Поляризация использует направление вибрации фотона для передачи информации, что похоже на принцип уменьшения отражения света солнцезащитными очками. Поддержка методов временных и частотных интервалов планируется добавить в будущем.

Пока что продукт не является коммерческим… В течение следующих 1–2 лет ожидается критический этап испытаний

Эта универсальность особенно важна в условиях отсутствия устоявшихся стандартов в квантовой индустрии. На рынке сейчас сосуществуют разные аппаратные архитектуры и методы кодирования, и неясно, какой из них станет долгосрочным стандартом. Есть опасения, что если дата-центры или исследовательские центры будут строиться только под один конкретный метод, дорогостоящее оборудование быстро устареет.

Cisco считает, что их коммутатор создаст среду, в которой исследовательские организации и компании смогут одновременно использовать как специализированное, так и универсальное оборудование. Объяснение — если сеть включает коммутатор, отвечающий за преобразование, то системы не обязаны использовать одинаковый “язык”, что значительно упростит расширение квантовой сети.

В настоящее время максимальная длина соединения вне дата-центров составляет 100 километров. Однако Cisco ожидает, что со временем этот лимит будет уменьшаться.

Тем не менее, представленный прототип пока не является коммерческим продуктом. Компания заявила, что “Универсальный квантовый коммутатор” — это рабочий исследовательский образец, и перед коммерциализацией потребуется дополнительная проверка технологий преобразования и сохранения квантового состояния.

Долгосрочная стратегия компании — создание комплексной аппаратной, программной и протокольной системы для квантовых сетей, которая станет базой для будущих квантовых приложений. Cisco считает, что следующие 1–2 года станут важным периодом для проверки реализуемости этого видения на аппаратном и программном уровнях.

Кроме того, Cisco сотрудничает с компаниями IBM ($IBM), ConnEQt, Atom Computing и другими для реализации этой стратегии квантовой сети. В индустрии считают, что, помимо конкуренции по производительности отдельных квантовых компьютеров, соединение различных систем с помощью “технологий соединения” становится ключевым фактором ускорения перехода к практическому использованию квантовых технологий.