#sieci-kwantowe — Public Fediverse posts

Cisco pokazuje przełącznik, który połączy przyszły internet kwantowy. W dodatku działa w temperaturze pokojowej

Budowa skalowalnych sieci kwantowych od lat rozbijała się o fundamentalny problem: maszyny różnych producentów po prostu nie potrafiły ze sobą współpracować bez niszczenia niezwykle delikatnych danych.

Cisco ogłosiło właśnie stworzenie działającego prototypu Uniwersalnego Przełącznika Kwantowego (Universal Quantum Switch), który ma szansę usunąć tę barierę.

Urządzenie to pełni rolę swoistego tłumacza – potrafi w locie przekładać informacje między różnymi systemami. Co równie istotne, rozwiązuje ten problem wykorzystując standardową, obecną już na rynku infrastrukturę światłowodową i – w przeciwieństwie do wielu dzisiejszych sprzętów kwantowych – może bez przeszkód pracować w temperaturze pokojowej.

Rozproszona sieć jest branży niezbędna, ponieważ obecne komputery operują na setkach kubitów, a do osiągnięcia rewolucyjnych możliwości potrzebne będą systemy pracujące na milionach. Do tej pory maszyny różnych firm nie potrafiły się ze sobą dogadać, bo zapisywały dane na różne sposoby. Przełącznik od Cisco przyjmuje sygnał od nadawcy w dowolnej formie, tłumaczy go na wspólny „język” wewnątrz sieci, a następnie dostarcza odbiorcy dokładnie w takim formacie, jakiego ten wymaga.

Twarde dane i merytoryczna ostrożność

Architektura przełącznika została zaprojektowana tak, aby docelowo obsługiwać wszystkie główne sposoby kodowania informacji kwantowej – od polaryzacji po frequency-bin czy time-bin. Trzeba jednak uczciwie zaznaczyć, że w pierwszych badaniach typu proof-of-concept (gdzie wykorzystano własne źródło splątania Cisco) eksperymentalnie potwierdzono na razie bezproblemową obsługę kodowania polaryzacyjnego.

Twarde liczby z tych testów robią jednak wrażenie. Zastosowany mechanizm konwersji pozwolił na przetłumaczenie sygnału z degradacją wierności stanu i splątania na poziomie poniżej 4%. Sprzęt rekonfiguruje połączenia w czasie krótszym niż jedna nanosekunda, a cały ten proces cechuje się niezwykle wysoką efektywnością energetyczną, ze zużyciem prądu wynoszącym poniżej 1 mW.

Rewolucja bez chłodzenia ciekłym helem

Z praktycznego punktu widzenia dla branży IT, jedną z najważniejszych cech nowego rozwiązania jest to, że nie wymaga ono stosowania kosztownego i skomplikowanego chłodzenia kriogenicznego. Operowanie w standardowej temperaturze i na częstotliwościach telekomunikacyjnych diametralnie obniża próg wejścia w budowę takiej infrastruktury.

Prototyp stworzony w laboratoriach w Santa Monica to element znacznie szerszej układanki. Amerykański gigant konsekwentnie buduje tzw. pełny stos sieci kwantowej. Oprócz przełącznika, w portfolio firmy znajduje się już chip splątania kwantowego oraz pierwszy w branży zintegrowany z siecią kompilator (network-aware Quantum Compiler). Aby szybciej wyjść z fazy laboratoryjnej i przyspieszyć rynkowy debiut tych technologii, Cisco współpracuje z innymi firmami z sektora, takimi jak IBM, Atom Computing czy Qunnect.

Cisco pokazuje przełącznik, który połączy przyszły internet kwantowy. W dodatku działa w temperaturze pokojowej

Budowa skalowalnych sieci kwantowych od lat rozbijała się o fundamentalny problem: maszyny różnych producentów po prostu nie potrafiły ze sobą współpracować bez niszczenia niezwykle delikatnych danych.

Cisco ogłosiło właśnie stworzenie działającego prototypu Uniwersalnego Przełącznika Kwantowego (Universal Quantum Switch), który ma szansę usunąć tę barierę.

Urządzenie to pełni rolę swoistego tłumacza – potrafi w locie przekładać informacje między różnymi systemami. Co równie istotne, rozwiązuje ten problem wykorzystując standardową, obecną już na rynku infrastrukturę światłowodową i – w przeciwieństwie do wielu dzisiejszych sprzętów kwantowych – może bez przeszkód pracować w temperaturze pokojowej.

Rozproszona sieć jest branży niezbędna, ponieważ obecne komputery operują na setkach kubitów, a do osiągnięcia rewolucyjnych możliwości potrzebne będą systemy pracujące na milionach. Do tej pory maszyny różnych firm nie potrafiły się ze sobą dogadać, bo zapisywały dane na różne sposoby. Przełącznik od Cisco przyjmuje sygnał od nadawcy w dowolnej formie, tłumaczy go na wspólny „język” wewnątrz sieci, a następnie dostarcza odbiorcy dokładnie w takim formacie, jakiego ten wymaga.

Twarde dane i merytoryczna ostrożność

Architektura przełącznika została zaprojektowana tak, aby docelowo obsługiwać wszystkie główne sposoby kodowania informacji kwantowej – od polaryzacji po frequency-bin czy time-bin. Trzeba jednak uczciwie zaznaczyć, że w pierwszych badaniach typu proof-of-concept (gdzie wykorzystano własne źródło splątania Cisco) eksperymentalnie potwierdzono na razie bezproblemową obsługę kodowania polaryzacyjnego.

Twarde liczby z tych testów robią jednak wrażenie. Zastosowany mechanizm konwersji pozwolił na przetłumaczenie sygnału z degradacją wierności stanu i splątania na poziomie poniżej 4%. Sprzęt rekonfiguruje połączenia w czasie krótszym niż jedna nanosekunda, a cały ten proces cechuje się niezwykle wysoką efektywnością energetyczną, ze zużyciem prądu wynoszącym poniżej 1 mW.

Rewolucja bez chłodzenia ciekłym helem

Z praktycznego punktu widzenia dla branży IT, jedną z najważniejszych cech nowego rozwiązania jest to, że nie wymaga ono stosowania kosztownego i skomplikowanego chłodzenia kriogenicznego. Operowanie w standardowej temperaturze i na częstotliwościach telekomunikacyjnych diametralnie obniża próg wejścia w budowę takiej infrastruktury.

Prototyp stworzony w laboratoriach w Santa Monica to element znacznie szerszej układanki. Amerykański gigant konsekwentnie buduje tzw. pełny stos sieci kwantowej. Oprócz przełącznika, w portfolio firmy znajduje się już chip splątania kwantowego oraz pierwszy w branży zintegrowany z siecią kompilator (network-aware Quantum Compiler). Aby szybciej wyjść z fazy laboratoryjnej i przyspieszyć rynkowy debiut tych technologii, Cisco współpracuje z innymi firmami z sektora, takimi jak IBM, Atom Computing czy Qunnect.

Cisco prezentuje postępy w sieciach kwantowych

Firma Cisco ogłosiła znaczące postępy w rozwoju technologii mających stanowić podstawę przyszłego internetu kwantowego.

Przedsiębiorstwo koncentruje się na rozwiązaniach, które mogą przyspieszyć praktyczne zastosowania komputerów i sieci kwantowych, skracając perspektywę ich wdrożenia z kilkudziesięciu lat do około 5–10 lat. Dwa kluczowe ogłoszenia Cisco w tym obszarze to prototyp badawczego układu Cisco Quantum Network Entanglement Chip oraz otwarcie specjalistycznego laboratorium Cisco Quantum Labs.

Problem skalowalności i podejście Cisco

Obecne procesory kwantowe operują na setkach kubitów, podczas gdy realne zastosowania obliczeń kwantowych wymagają milionów kubitów. Cisco wskazuje, że podobnie jak w przypadku klasycznych systemów komputerowych, gdzie ograniczenia monolitycznych systemów przełamano poprzez tworzenie systemów rozproszonych, przyszłość technologii kwantowych leży w skalowalnych centrach danych kwantowych. W tej wizji, mniejsze procesory kwantowe współpracują ze sobą za pośrednictwem wyspecjalizowanej sieci kwantowej.

Fundamentalnym elementem dla budowy sieci kwantowych jest opracowany przez Cisco, we współpracy z Uniwersytetem Kalifornijskim w Santa Barbara, prototypowy układ scalony nazwany Quantum Network Entanglement Chip. Układ ten jest zdolny do generowania splątanych par fotonów, co umożliwia tworzenie kwantowych połączeń.

Do kluczowych cech technicznych tego chipu należą: działanie w standardowych długościach fal stosowanych w telekomunikacji, co pozwala na potencjalne wykorzystanie istniejącej infrastruktury światłowodowej; praca w temperaturze pokojowej jako zminiaturyzowany fotoniczny układ scalony (Photonic Integrated Chip – PIC); niskie zużycie energii, poniżej 1 mW; oraz wysoka wydajność, deklarowana na poziomie 1 miliona splątanych par fotonów o wysokiej jakości na jeden kanał wyjściowy, z możliwością osiągnięcia do 200 milionów par na sekundę dla całego układu.

Cisco Quantum Labs i rozwój stosu sieci kwantowej

Nowo otwarte laboratorium Cisco Quantum Labs w Santa Monica w Kalifornii jest dedykowane badaniom i rozwojowi technologii sieci kwantowych. Zespół specjalistów pracuje tam nad budową kompletnego stosu sieci kwantowej. Architektura proponowana przez Cisco została szczegółowo opisana w publikacji na platformie arXiv pt. „Quantum Data Center Infrastructures”.

Oprócz układu Quantum Network Entanglement Chip, w laboratorium rozwijane są inne kluczowe komponenty, takie jak protokoły dystrybucji splątania, rozproszony kompilator dla komputerów kwantowych, zestaw narzędzi Quantum Network Development Kit (QNDK) oraz generator liczb losowych (Quantum Random Number Generator – QRNG) wykorzystujący szum próżni kwantowej. Cisco zapowiada ogłoszenie kolejnych komponentów infrastruktury centrum danych kwantowych.
Równolegle firma wdraża standardy kryptografii postkwantowej (PQC), opracowane przez NIST, w swoim portfolio produktów w celu zabezpieczenia klasycznych sieci.

Strategia Cisco dla sieci kwantowych

Strategia Cisco dotycząca sieci kwantowych opiera się na dwóch głównych kierunkach. Pierwszy to budowa sieci kwantowej dla świata kwantowego, czyli infrastruktury do łączenia procesorów kwantowych na dużą skalę. Ma to umożliwić realizację rozproszonych obliczeń kwantowych, czujników kwantowych i algorytmów optymalizacyjnych, które mogą znaleźć zastosowanie w takich dziedzinach jak odkrywanie leków czy inżynieria materiałowa.

Drugi kierunek to wykorzystanie zasad działania sieci kwantowych do ulepszania klasycznych systemów już dziś. Przykłady obejmują odporne na podsłuchy szyfrowanie transmisji, ultraprecyzyjną synchronizację czasu czy bezpieczną weryfikację lokalizacji. Cisco podkreśla, że projektuje zarówno komponenty sprzętowe, jak i pełny stos oprogramowania, dążąc do tworzenia rozwiązań neutralnych technologicznie, które będą mogły współpracować z różnymi technologiami obliczeń kwantowych.

#Cisco #internetKwantowy #news #sieciKwantowe