Cisco Universal Quantum Switch videresender kvanteinformation mellem systemer på tværs af alle gængse kodnings- og sammenfiltringsmetoder via en Cisco-patenteret konverteringsmotor.

I de første forsøg bevarede switchen kvanteinformationen med under 4 procents forringelse, og de fulde resultater følger på ArXiv.

Cisco (NASDAQ: CSCO) præsenterer i dag Cisco Universal Quantum Switch. Det er en milepæl på vejen mod et rigtigt kvantenetværk og et svar på én af de mest grundlæggende forhindringer for at bygge det. Den fungerende forskningsprototype er det seneste resultat af Ciscos voksende arbejde med kvantenetværk, som bygger på flere års forskning, praktiske demonstrationer og et bredt netværk af strategiske samarbejdspartnere.

CiscoUQS TFLN+Robot P1 (1) fthy6rt Kvantecomputere koder information på vidt forskellige måder. Hidtil har ingen switch kunnet tage imod og oversætte mellem alle de vigtigste kodningsmetoder uden at ødelægge selve kvanteinformationen i processen. Det er den udfordring, Cisco Universal Quantum Switch løser for første gang. Switchen videresender kvanteinformation og bevarer den undervejs. Den kører ved stuetemperatur på den fiber, der allerede bærer verdens internettrafik, og i hjertet sidder en Cisco-patenteret konverteringsmotor, der oversætter mellem kodningsmetoder både ved input og output.

“At nå hertil er et vendepunkt for vores kvanteprogram og et bevis på, hvor stor forandring kvantenetværk kan skabe,” siger Vijoy Pandey, SVP/GM for Outshift, Ciscos afdeling for nye teknologier og inkubation. “Vi har længe vidst, at hvis kvanteteknologien skal kunne skalere for alvor, så skal vi kunne forbinde systemerne. Nu har vi taget et afgørende skridt mod at gøre den vision til virkelighed. Det er en stor bedrift, men stadig kun begyndelsen. Vejen er lang. Men både det, vi bygger nu, og det, der venter forude, vil gøre en gennemgribende forskel.”

Cisco bygger forbindelsen mellem kvantecomputerne

Dagens kvantecomputere er kraftfulde, men stadig begrænsede. De opererer med nogle hundrede qubits, mens reelle anvendelser inden for sundhedsvæsen, finanssektor og rumfart vil kræve millioner, hvis vi skal nå de hastigheder og teknologiske gennembrud, kvanteteknologien rummer. Cisco mener, at netværk og forbindelse er det, der skal lukke den afstand. Fremtidens kvantenetværk bliver ikke bygget af én virksomhed eller én teknologi alene. Det bliver bygget ved, at vi forbinder dem alle.

Forestil dig at skulle forbinde milliarder af mennesker og titals milliarder af enheder med kabler, der går direkte fra den ene til den anden. Det ville være uhåndterligt. Internettet blev først muligt, fordi klassiske switches kunne samle alle computerne i hver ende i ét fælles, skalerbart netværk. Cisco Universal Quantum Switch gør det samme for kvanteverdenen. Når to kvantecomputere skal udveksle information, tager switchen imod signalet i den form, det ankommer i, oversætter det til et fælles sprog og sender det videre i det format, modtagersystemet skal bruge, uden at miste kvanteinformation undervejs.

Det er en Cisco-patenteret konverteringsmotor i hjertet af switchen, der gør det muligt. Den kodningsmetode, der bruges i den anden ende, kan enten matche input eller være en helt anden. På den måde kan switchen forbinde og oversætte mellem kvantesystemer, der aldrig har været tænkt til at tale sammen. Det er en afgørende evne, hvis man skal bygge kvantenetværk, der fungerer på tværs af leverandører og teknologier.

Switchen understøtter alle de centrale kvantekodningsmetoder, der i dag bruges til at bære information:

Polarisering(lysbølgernes orientering)
Tids-bin(lysimpulsernes timing)
Frekvens-bin(lysets farve eller frekvens)
Path(den fysiske eller rumlige sti)

Cisco har indtil videre eksperimentelt valideret switchen med polariseringskodning. Understøttelse af tids-bin og frekvens-bin er indbygget i designet og udgør næste skridt i valideringsarbejdet.

Proof-of-concept: Forsøg og resultater

Ciscos egne forskere har testet switchen med Ciscos sammenfiltringskilde og enkelfoton-detektorer. Forsøgene viste, at kvanteinformation kan videresendes og konverteres mellem systemer både hurtigt, præcist og effektivt, uden at blive ødelagt undervejs. De fulde resultater forventes offentliggjort i en kommende forskningsartikel på ArXiv.

Nøgleresultater:

Kvanteinformationen bevares gennem konverteringen: Mindre end 4 procents forringelse i fidelitet og sammenfiltring. Kohærensen, som kvantenetværker helt afhængige af, holdes intakt.
Hastighed, der matcher kvantenetværkskrav: Elektro-optisk switching under nanosekundet. Forbindelser kan omkonfigureres på helt ned til 1 nanosekund.
Energieffektiv: Forbruger mindre end 1 milliwatt.

Fundamentet for fremtidens kvantenetværk

Kvantenetværk er stadig en ung disciplin. Der findes ingen etableret infrastruktur, der forbinder kvantesystemer i dag, og de fleste kan kun kommunikere med andre systemer, der koder information på samme måde som dem selv.

Cisco Universal Quantum Switch er en ny tilgang:

Enestående på markedet: Eksisterende switch-teknologi kan kun håndtere én kodningstype.Cisco Universal Quantum Switch understøtter alle de centrale og har en indbygget konverteringsevne, der er Cisco-patenteret og ikke findes i noget andet produkt på markedet i dag.
Kører ved stuetemperatur: Hvor mange kvantekomponenterkræver kryogenisk nedkøling, fungerer Cisco Universal Quantum Switch ved stuetemperatur. Det fjerner behovet for specielle køleanlæg og sænker både kompleksiteten og prisen på udrulning.
Kører på den infrastruktur, der allerede er: Switchen bruger standardfrekvenserfor telenet og den samme fiber, der i dag bærer internettrafikken. Der er ikke brug for specialudstyr.
Kobler systemer sammen, der aldrig før kunne tale sammen: Virksomheder er ikke længere låst til én leverandørsøkosystem. Kvanteenheder fra forskellige producenter kan arbejde sammen. Det beskytter eksisterende investeringer og åbner for, at man kan sammensætte det bedste fra hver leverandør.
Bygget som del af den fulde stack: Cisco Universal Quantum Switch er udviklet som en del af Ciscos samlede arkitektur for et distribueret kvantenetværk, fra hardware over software til applikationslag.

Ciscos vision for det næste

Cisco har i mere end fire årtier bygget den infrastruktur, der forbinder verden. Cisco Universal Quantum Switch er den seneste milepæl på den rejse, og et udtryk for Ciscos overbevisning om, at vejen til praktisk kvantecomputing går gennem et distribueret netværk af indbyrdes forbundne kvanteenheder. Og at det er en realitet inden for år, ikke årtier.

Cisco Universal Quantum Switch er ét element i en bredere kvanteportefølje. Den omfatter også Ciscos kvantenetværks-chip, der producerer de sammenfiltrede fotoner, som kvantenetværk bruger til at overføre information. Og Ciscos Quantum Compiler, den første af sin slags i branchen og bygget til at forstå selve netværket. Den styrer, hvordan kvantealgoritmer fordeles og afvikles på tværs af flere kvanteprocessorer. Alle tre er udviklet fra bunden i Ciscos kvantelaboratorier i Santa Monica. Sammen med applikationer som Quantum Sync og Quantum Alert udgør de Ciscos vision for et samlet kvantenetværk fra ende til anden: hardwaren, der genererer og videresender kvanteinformation. Softwaren, der styrer den. Og applikationerne, der omsætter den til praktisk brug. Cisco arbejder desuden på visionen gennem strategiske samarbejder med blandt andre IBM, Qunnect og Atom Computing.

Yderligere ressourcer

tech teknik

Cisco præsenterer Universal Quantum Switch og tager et skridt mod fremtidens kvantenetværk