Basato su anni di ricerca, dimostrazioni sul campo e un ecosistema di collaborazioni strategiche, Cisco presenta il prototipo Universal Quantum Switch. Pietra miliare nel networking quantistico questo prototipo di ricerca funzionante rappresenta la più recente prova tangibile dell’accelerazione della strategia di networking quantistico full-stack di Cisco.
Il prototipo che supera tutte le sfide
I computer quantistici codificano le informazioni in modi differenti. Fino ad oggi, nessuno switch era mai stato in grado di accettare e convertire tutte le principali modalità di codifica senza distruggerel’informazione quantistica durante il processo. Cisco Universal Quantum Switch è stato progettato per superare questa sfida, instradando l’informazione quantistica preservandone l’integrità a temperatura ambiente, su fibra ottica esistente. Il tutto grazie a un motore di conversione brevettato da Cisco capace di tradurre le diverse modalità di codifica tra input e output.
La chiave per una reale scalabilità
Vijoy Pandey, SVP/GM di Outshift, gruppo Emerging Technologies and Incubation di Cisco Il raggiungimento di questo importante traguardo rappresenta un momento chiave per la nostra strategia in ambito quantistico e testimonia il potenziale trasformativo del networking quantistico. Siamo consapevoli da tempo che connettere i sistemi quantistici sia la chiave per ottenere una reale scalabilità e oggi abbiamo compiuto un passo importante nel trasformare questa visione in realtà. Sebbene si tratti di un risultato significativo, è solo l’inizio. La strada da percorrere è ancora lunga, ma l’impatto di ciò che stiamo realizzando — e di ciò che verrà — sarà a dir poco profondo.
Cisco sta costruendo il livello di rete per l’era quantistica
I computer quantistici odierni sono potenti ma limitati, operando con centinaia di qubit. Mentre le applicazioni reali nei settori sanitario, servizi finanziari e aerospaziale ne richiederanno milioni per raggiungere velocità mai viste e traguardi tecnologici senza precedenti. Secondo Cisco, networking e connettività sono fondamentali per colmare questo divario. Il futuro quantistico non sarà creato da una singola azienda o da una singola tecnologia ma dalla capacità di connetterle tutte.
Immaginate di dover connettere miliardi di persone e decine di miliardi di dispositivi utilizzando cavi diretti. Sarebbe impossibile da gestire. Internet è diventato realtà perché gli switch classici sono stati in grado di collegare tutti questi nodi attraverso una rete condivisa e scalabile. Lo Universal Quantum Switch di Cisco svolge la stessa funzione per il mondo quantistico.
Il prototipo che crea reti quantistiche in grado di operare tra diversi fornitori e tecnologie
Quando due computer quantistici devono condividere informazioni, lo switch accetta il segnale in qualsiasi modalità arrivi, lo traduce in un linguaggio comune per l’instradamento. Quindi lo consegna nel formato richiesto dal sistema ricevente, senza alcuna perdita di informazione quantistica durante il percorso. Tutto ciò è reso possibile da un motore di conversione brevettato da Cisco situato nel cuore dello switch quantistico. La modalità di output può corrispondere a quella di input o essere completamente diversa. Consentendo così allo switch quantistico di connettere e far comunicare tra loro sistemi che non erano mai stati progettati per interagire. Si tratta di una funzionalità fondamentale per la creazione di reti quantistiche in grado di operare tra diversi fornitori e tecnologie.
Il trasporto delle informazioni
Lo switch quantistico è progettato per supportare tutte le principali modalità di codifica quantistica utilizzate per il trasporto delle informazioni:
– polarizzazione (l’orientamento delle onde luminose);
– Time-Bin (la temporizzazione degli impulsi luminosi);
– Frequency-Bin (la frequenza o il colore della luce);
– percorso (il cammino fisico o spaziale).
Ad oggi, lo switch quantistico è stato validato sperimentalmente con la codifica a polarizzazione. Il supporto per le modalità time-bin e frequency-bin è già integrato nel design del dispositivo e rappresenta la fase successiva del processo di validazione continua di Cisco.
Test e risultati del Proof-of-Concept
Lo Universal Quantum Switch di Cisco è stato testato dai ricercatori Cisco utilizzando sorgenti di entanglement e rilevatori di singoli fotoni proprietari. In questi esperimenti, lo switch ha dimostrato che l’informazione quantistica può essere instradata e convertita tra i sistemi in modo rapido, accurato ed efficiente, senza distruggerla durante il processo. I risultati principali includono:
– preservazione dell’informazione quantistica durante la conversione. Un degrado inferiore al 4% nella fedeltà dello stato quantistico e dell’entanglement, mantenendo la coerenza necessaria al funzionamento delle reti quantistiche.
– Velocità di commutazione conforme ai requisiti delle reti quantistiche. Commutazione elettro-ottica nell’ordine dei sub-nanosecondi, con una riconfigurazione delle connessioni in appena 1 nanosecondo.
– Efficienza energetica. Consumo energetico inferiore a 1 milliwatt.
L’approccio innovativo del prototipo targato Cisco
Il networking quantistico si trova attualmente in una fase nascente. Non esiste un’infrastruttura consolidata che colleghi i sistemi quantistici e la maggior parte di essi può comunicare solo con sistemi che utilizzano la medesima modalità di codifica delle informazioni. Cisco Universal Quantum Switch rappresenta un approccio completamente nuovo.
– Unicità tecnologica: le attuali tecnologie di switching sono limitate a un solo tipo di codifica. Lo Universal Quantum Switch di Cisco è progettato per supportare tutte le principali modalità, grazie a una capacità di conversione integrata brevettata da Cisco e non disponibile in nessun altro prodotto oggi sul mercato.
– Operatività a temperatura ambiente: a differenza di molti componenti hardware quantistici che richiedono il raffreddamento criogenico, lo switch di Cisco opera a temperatura ambiente. Ciò elimina la necessità di infrastrutture di raffreddamento specializzate, riducendo sia la complessità che i costi di implementazione.
– Compatibilità con le infrastrutture esistenti: il dispositivo opera alle frequenze standard delle telecomunicazioni sulla stessa fibra ottica che trasporta l’odierno traffico internet, senza richiedere apparecchiature specializzate.
– Connessione di sistemi precedentemente non comunicanti: le aziende non saranno più vincolate all’ecosistema di un singolo fornitore. Lo switch consente l’interoperabilità tra dispositivi quantistici di diversi produttori, proteggendo gli investimenti esistenti e permettendo la creazione di ambienti quantistici basati sulle migliori soluzioni disponibili.
– Progettato per l’intero stack: Universal Quantum Switch è parte integrante dell’architettura end-to-end di Cisco per una rete quantistica distribuita, che abbraccia i livelli hardware, software e applicativo.
Vijoy Pandey, SVP/GM di Outshift, gruppo Emerging Technologies and Incubation di Cisco
