Cisco оприлюднила прототип «загального квантового перемикача»… сприяючи з'єднанню різних квантових комп’ютерів

Сіко системи ($CSCO) нещодавно оприлюднили прототип мережевого комутатора, який здатен передавати квантову інформацію між різними квантовими комп’ютерами, при цьому зберігаючи їх “квантовий стан”. Це спрямовано на вирішення проблеми “масштабованості”, яка вважається ключовою для комерціалізації квантових обчислень через мережу.

Цей оприлюднений “Універсальний квантовий комутатор Cisco” поки що знаходиться на стадії дослідницького прототипу, але має велике значення, оскільки він може з’єднувати різні квантові системи від різних постачальників у єдину мережу. До цього індустрія квантових обчислень розвивалася двома шляхами: перший — створення більш масштабних одиночних пристроїв, другий — об’єднання кількох пристроїв у систему, що працює як єдине ціле. Cisco обрав другий шлях як пріоритетний.

У деяких дослідницьких установах і компаніях квантові комп’ютери вже використовуються як допоміжні процесори для вирішення задач, які важко або надто довго обробляти на традиційних суперкомп’ютерах. Бізнес-інтереси зосереджені на оптимізації, моделюванні молекул для нових матеріалів і ліків, а також на технологіях квантового захисту даних, тоді як дослідники зосереджені на фізиці, моделюванні та розробці нових квантових алгоритмів.

Однак для досягнення практичної корисності квантових обчислень потрібно значно збільшити кількість “квантових бітів”. Квантовий біт — це базова одиниця квантової інформації. На сьогоднішніх комерційних квантових комп’ютерах кількість квантових бітів становить кілька сотень до кількох тисяч, і очікується, що у найближчі роки вона зросте до десятків тисяч, але багато оцінювачів вважають, що для реального застосування у промисловості потрібно мільйони квантових бітів.

Об’єднання різних квантових комп’ютерів у єдину мережу

Метод Cisco полягає у ролі “перекладача” між квантовими системами, що кодують інформацію різними способами. За словами компанії, цей комутатор може працювати при кімнатній температурі і використовувати існуючі оптоволоконні лінії зв’язку. Крім того, за допомогою запатентованої технології перетворення він здатен ретранслювати сигнали, закодовані різними квантовими технологіями.

Коротко кажучи, це означає, що навіть якщо дві квантові системи від різних виробників використовують різні “мови”, через цей комутатор вони зможуть обмінюватися даними. Це вважається ключовим елементом “універсальної квантової мережі”, яка не залежить від конкретного апаратного забезпечення.

Віжаї Панді, старший віце-президент і керівник відділу Outshift Cisco, зазначив: “Ми рано зрозуміли, що з’єднання квантових систем — це ключ до справжньої масштабованості. Це важливий крок уперед, але це лише початок.”

Дизайн комутатора підтримує основні способи кодування на основі світла, такі як поляризація, часові інтервали, частотні інтервали та шляхове кодування. Оскільки різні квантові системи по-різному завантажують інформацію на фотони, універсальний комутатор має не лише передавати сигнали, а й перетворювати їх формат без шкоди для збереження інформації.

Cisco пояснює, що наразі вже завершено системне тестування для способу на основі поляризації. Поляризація — це спосіб передачі інформації через напрямок коливань фотона, схожий на принцип зменшення відблисків сонцезахисними окулярами. Підтримка способів на основі часових і частотних інтервалів буде додана пізніше.

Ще не комерційний продукт… ключовий період — 1-2 роки

Ця універсальність особливо важлива в умовах, коли в квантовій галузі ще не встановлено стандарти. На ринку існує кілька архітектур і способів кодування, і наразі не ясно, яка технологія стане довгостроковим стандартом. Є побоювання, що якщо дата-центри або дослідницькі об’єкти будуть орієнтуватися лише на один спосіб, дороге обладнання швидко застаріє.

Cisco вважає, що їхній комутатор створить для дослідницьких інститутів і компаній середовище, де можна одночасно використовувати як спеціалізоване, так і універсальне обладнання. Вони пояснюють, що якщо мережевий комутатор відповідатиме за перетворення, то всі системи не обов’язково повинні використовувати однакову “мову”, що зробить масштабування квантової мережі значно простішим.

Зараз максимальна відстань з’єднання поза дата-центрами становить 100 кілометрів. Однак Cisco прогнозує, що з часом це обмеження буде зменшуватися.

Проте, цей прототип ще не є офіційним комерційним продуктом. Cisco заявляє, що “Універсальний квантовий комутатор” — це робочий дослідницький прототип, і перед комерціалізацією потрібно додатково перевірити технології перетворення та збереження квантового стану.

Мета компанії — створити цілісну систему апаратного, програмного забезпечення та протоколів для квантових мереж, закладаючи основу для майбутніх квантових додатків. Cisco вважає, що найближчі 1-2 роки стануть важливим періодом для перевірки технічної здійсненності цієї концепції на рівні апаратного і програмного забезпечення.

З іншого боку, Cisco співпрацює з компаніями IBM ($IBM), ConnEQt, Atom Computing та іншими для реалізації цієї стратегії квантової мережі. Індустрія вважає, що, окрім змагання за продуктивність окремих квантових комп’ютерів, з’єднання різних систем за допомогою “технологій з’єднання” стає ключовим фактором для прискорення комерціалізації квантової епохи.