Cisco представила универсальный квантовый коммутатор для объединения квантовых компьютеров будущего
Cisco представила прототип универсального квантового коммутатора. Компания Cisco Systems продемонстрировала прототип универсального сетевого устройства для квантовых систем — Cisco Universal Quantum Switch. Решение позволяет объединять квантовые компьютеры разных производителей и квантовые сенсоры различных типов в единую когерентную сеть за счёт передачи запутанных фотонов с сохранением их квантового состояния. Устройство поддерживает преобразование всех основных методов квантового кодирования и типов запутанности, работает при комнатной температуре, использует телекоммуникационные диапазоны частот и стандартное оптоволокно, не требуя криогенных условий или специализированной инфраструктуры.
Сегодня исследовательские центры и компании уже используют квантовые компьютеры как дополнительные сопроцессоры для решения математически сложных задач, недоступных традиционным суперкомпьютерам. Одной из ключевых проблем отрасли остаётся масштабирование. Большинство существующих квантовых систем способны взаимодействовать только с устройствами, использующими аналогичный метод кодирования.
Для создания систем на миллионы кубитов, необходимых для серьёзных научных прорывов, необходимо либо строить более крупные и мощные квантовые компьютеры, либо объединять несколько квантовых систем, потенциально от разных производителей, в единую инфраструктуру — по аналогии с классическими дата-центрами. Cisco выбрала второй подход. Универсальный квантовый коммутатор использует запатентованную систему преобразования, способную конвертировать различные методы кодирования, применяемые в квантовых технологиях, как на входе, так и на выходе. В отрасли сегодня применяются четыре основных способа кодирования: поляризационный, временной, частотный и траекторный, поверх которых реализуются разные схемы квантовой запутанности.
Cisco Universal Quantum Switch разработан с поддержкой всех четырёх методов и способен динамически переключаться между ними, обеспечивая взаимодействие систем с разной физической архитектурой без необходимости изменения их принципов работы. На текущем этапе Cisco протестировала систему с поляризационным методом кодирования, использующим ориентацию фотонов для передачи информации. Как отмечает ресурс SiliconANGLE, поддержка преобразования модальностей открывает путь к полноценной гетерогенности как для квантовых вычислительных систем, так и для квантовых сенсоров. Например, процессор на нейтральных атомах сможет взаимодействовать с системой на захваченных ионах, а также с фотонными или атомными датчиками через единый коммутатор. Квантовые дата-центры и сети сенсоров, созданные по такому принципу, смогут развиваться и интегрировать новые технологии без привязки к одной архитектуре или стандарту кодирования.
Сейчас квантовая индустрия развивается сразу по нескольким направлениям. Производители предлагают разные типы квантовых систем, и пока неизвестно, какой аппаратный подход и способ кодирования станет доминирующим. Именно поэтому универсальный коммутатор имеет критически важное значение для отрасли. Cisco Universal Quantum Switch проектировался с расчётом на использование в реальных условиях дата-центров и интеграцию в существующую инфраструктуру. За пределами ЦОД текущая дальность работы устройства достигает 100 км, хотя Cisco уверена, что в будущем расстояние перестанет быть ограничивающим фактором.
Компания также подчеркнула, что коммутатор является частью масштабной инициативы Cisco Quantum Labs по развитию квантовых сетей, охватывающей все уровни — от чипов и протоколов до прикладных решений. В прошлом году Cisco уже демонстрировала прототип специализированного квантового сетевого чипа для генерации запутанных фотонов, предназначенного для масштабирования квантовых систем путём объединения процессоров в единую инфраструктуру.