Cisco prezentuje uniwersalny przełącznik kwantowy w celu rozwoju sieci kwantowych

Prototyp badawczy zaprojektowany został do łączenia systemów kwantowych różnych dostawców, we wszystkich głównych metodach kodowania, w temperaturze pokojowej i z wykorzystaniem standardowej infrastruktury światłowodowej.

• Uniwersalny przełącznik kwantowy Cisco został zaprojektowany tak, aby przekierowywać informacje kwantowe między systemami przy zachowaniu ich integralności, dzięki opatentowanemu przez Cisco mechanizmowi konwersji, który tłumaczy wszystkie metody kodowania i splątania na wejściu i wyjściu.
• W eksperymentach typu proof-of-concept przełącznik zachował informacje kwantowe z degradacją wierności kodowania i splątania poniżej 4%. Pełne wyniki mają zostać opublikowane w artykule badawczym w serwisie ArXiv.

Źródło: Cisco

Cisco ogłosiło wprowadzenie uniwersalnego przełącznika kwantowego Cisco (Cisco Universal Quantum Switch), kluczowego osiągnięcia w dziedzinie sieci kwantowych, które odpowiada na jedną z najbardziej fundamentalnych barier w ich budowie. Jako działający prototyp badawczy stanowi on kolejny dowód postępów w rozwijanym przez Cisco programie pełnego stosu sieci kwantowych, opartym na wieloletnich badaniach, demonstracjach w warunkach rzeczywistych oraz rosnącym ekosystemie partnerstw strategicznych.

Komputery kwantowe kodują informacje na różne sposoby, a dotychczas nie istniał przełącznik zdolny do obsługi i tłumaczenia wszystkich głównych metod kodowania bez niszczenia informacji kwantowej. Uniwersalny przełącznik kwantowy Cisco umożliwia przekazywanie informacji kwantowej przy zachowaniu jej integralności, działając w temperaturze pokojowej, na istniejącej infrastrukturze telekomunikacyjnej oraz wykorzystując opatentowany mechanizm konwersji, który tłumaczy metody kodowania na wejściu i wyjściu.

– To osiągnięcie stanowi przełomowy moment dla naszego programu kwantowego i dowód transformacyjnego potencjału sieci kwantowych. Od dawna dostrzegamy, że łączenie systemów kwantowych jest kluczem do osiągnięcia rzeczywistej skalowalności. Właśnie wykonaliśmy istotny krok w kierunku realizacji tej wizji. To dopiero początek, przed nami kolejne wyzwania, które zdecydują o realnym potencjale tej technologii – powiedział Vijoy Pandey, SVP/GM Outshift, grupy Cisco zajmującej się nowymi technologiami i inkubacją.

Cisco buduje warstwę sieciową dla ery kwantowej

Dzisiejsze komputery kwantowe są zaawansowane, ale wciąż ograniczone, operują na setkach kubitów, podczas gdy zastosowania w ochronie zdrowia, usługach finansowych czy przemyśle lotniczym będą wymagały milionów, aby osiągnąć przełomowe możliwości. Cisco uważa, że kluczową rolę w pokonaniu tej bariery odgrywają sieci i łączność. Przyszłość technologii kwantowych będzie efektem współpracy i integracji różnych technologii oraz firm.

Podobnie jak internet stał się możliwy dzięki przełącznikom łączącym miliardy urządzeń w skalowalną sieć, tak uniwersalny przełącznik kwantowy Cisco pełni analogiczną funkcję w świecie kwantowym. Gdy dwa komputery kwantowe muszą wymienić informacje, urządzenie przyjmuje sygnał w dowolnej formie, tłumaczy go na wspólny „język” do przekierowania i dostarcza w formacie wymaganym przez odbiorcę, bez utraty informacji kwantowej.

Jest to możliwe dzięki opatentowanemu mechanizmowi konwersji Cisco, który stanowi serce przełącznika. Pozwala on nie tylko zachować, ale także zmieniać sposób kodowania, umożliwiając współpracę systemów, które pierwotnie nie były projektowane do komunikacji między sobą, co ma kluczowe znaczenie dla budowy interoperacyjnych sieci kwantowych.

Przełącznik obsługuje główne metody kodowania informacji kwantowej:

• polaryzację (orientacja fal świetlnych),
• time-bin (czas emisji impulsów światła),
• frequency-bin (częstotliwość/barwa światła),
• ścieżkę (fizyczna droga propagacji).

Dotychczas rozwiązanie zostało eksperymentalnie zweryfikowane dla kodowania polaryzacyjnego. Obsługa pozostałych metod jest uwzględniona w projekcie i stanowi kolejny etap prac.

Wyniki eksperymentów

Przełącznik został przetestowany przez Cisco z wykorzystaniem własnego źródła splątania i detektorów pojedynczych fotonów. Wyniki potwierdziły możliwość szybkiego i efektywnego przekazywania informacji kwantowej bez jej utraty.

Najważniejsze rezultaty:

• zachowanie informacji kwantowej: degradacja wierności stanu i splątania poniżej 4%,
• bardzo szybkie przełączanie: rekonfiguracja połączeń w czasie poniżej jednej nanosekundy,
• efektywność energetyczna: zużycie energii poniżej 1 mW.

Fundament przyszłej sieci kwantowej

Sieci kwantowe są obecnie na wczesnym etapie rozwoju — nie istnieje jeszcze standardowa infrastruktura, a większość systemów może komunikować się wyłącznie z urządzeniami wykorzystującymi tę samą metodę kodowania.

Nowe rozwiązanie Cisco cechuje się:

• Unikalnością: jako pierwsze obsługuje wszystkie główne metody kodowania i umożliwia ich konwersję.
• Pracą w temperaturze pokojowej: bez konieczności stosowania kosztownego chłodzenia kriogenicznego.
• Kompatybilnością z istniejącą infrastrukturą: działa na standardowych częstotliwościach telekomunikacyjnych i światłowodach używanych dziś w internecie.
• Interoperacyjnością: umożliwia współpracę urządzeń różnych producentów.
• Podejściem całościowym: stanowi element rozwijanej przez Cisco architektury end-to-end dla rozproszonych sieci kwantowych.