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 najważniejsze 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, iż 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 najważniejsze 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, iż projektuje zarówno komponenty sprzętowe, jak i pełny stos oprogramowania, dążąc do tworzenia rozwiązań neutralnych technologicznie, które będą mogły współpracować z różnymi technologiami obliczeń kwantowych.

Jeśli artykuł Cisco prezentuje postępy w sieciach kwantowych nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.