Cisco представила «універсальний комутатор», на який чекав квантовий інтернет

Компанія Cisco оголосила про створення прототипу Cisco Universal Quantum Switch - критично важливого вузла, який дозволить об'єднати розрізнені квантові комп'ютери та сенсори в єдину мережу. Цей винахід називають «відсутньою ланкою», що дозволить квантовим обчисленням нарешті вийти за межі лабораторій і масштабуватися до промислового рівня.

Сьогодні лідери ринку прогнозують появу систем на кілька тисяч фізичних кубітів протягом наступних трьох років. Проте для вирішення складних завдань у фінансах, медицині чи криптографії потрібні мільйони кубітів. Побудувати один такий гігантський комп'ютер майже неможливо, тому майбутнє за розподіленими обчисленнями - мережею з багатьох менших квантових процесорів (QPU), що працюють як одне ціле.

Головною перешкодою була відсутність комутатора. Традиційні мережеві пристрої не можуть працювати з квантовими сигналами: будь-яка спроба «прочитати» дані руйнує їх (колапс квантового стану).

Прототип від Cisco розв'язує цю проблему фундаментально: він маршрутизує заплутані фотони, не вимірюючи їх.

Пристрій підтримує всі чотири основні методи кодування (поляризація, time-bin, frequency-bin та path).

Комутатор приймає сигнал в одному форматі, перетворює його на «нейтральний» для внутрішньої маршрутизації та видає у форматі, який очікує отримувач. Це дозволяє поєднувати пристрої різних типів (наприклад, процесори на нейтральних атомах із системами на захоплених іонах).

Пристрій працює за кімнатної температури, на стандартних телеком-частотах і звичайному оптоволокні. Кріогенні установки більше не потрібні для мережевого рівня.

Замість створення тисяч прямих кабельних з’єднань між кожною парою пристроїв, комутатор дозволяє створювати гнучкі топології, як у звичайному інтернеті.

Підтримується можливість об’єднувати обчислювальні вузли та сенсори від різних виробників незалежно від їхньої фізичної архітектури.

Комутатор дозволяє створювати «пули ресурсів». Дорогі компоненти (джерела заплутаних фотонів, детектори) тепер можуть обслуговувати всю мережу, а не один виділений канал.

Середній рівень втрат сигналу при маршрутизації становить менше ніж 4%, що зберігає якість квантового заплутування.

Поки квантовий інтернет будується, Cisco вже тестує практичні застосування прототипу для класичних задач на кшталт Quantum Alert з використанням заплутаних фотонів для виявлення прослуховування оптоволокна. Будь-яке перехоплення сигналу миттєво руйнує заплутаність, що базується на законах фізики, а не на програмних алгоритмах.

Йдеться також про технологію корельованого прийняття рішень у розподілених системах без затримок, притаманних класичним повідомленням.

Cisco Quantum Labs працює над повним стеком - від чипів до протоколів. Співпрацюючи з такими гігантами, як IBM та Atom Computing, компанія будує рівень сумісності, який зробить квантові обчислення доступними для дата-центрів.

«Класичні обчислення здійснили прорив, коли навчилися об'єднувати вузли в мережі. Квантовий світ іде тим самим шляхом, і ми будуємо інфраструктуру, яка це забезпечить», - підсумували в Cisco.