Le géant de la technologie de réseau Cisco Systems Inc. a présenté aujourd'hui un nouveau commutateur de réseau pour les systèmes quantiques qui achemine les informations quantiques entre les ordinateurs tout en préservant l'état quantique.
Le Cisco Universal Quantum Switch, un prototype fonctionnel, est la dernière preuve de concept de l'entreprise visant à rapprocher les systèmes quantiques d'une utilisation pratique dans le monde réel.
Les chercheurs et les entreprises utilisent déjà les ordinateurs quantiques comme coprocesseurs complémentaires pour résoudre des problèmes spécifiques et mathématiquement complexes qui sont effectivement hors de portée des supercalculateurs classiques. C’est soit parce qu’ils ne peuvent pas les résoudre du tout, soit parce que cela prendrait trop de temps pour être utile.
Les entreprises s'intéressent surtout à l'optimisation, à la simulation moléculaire pour la science des matériaux et la découverte de médicaments, ainsi qu'à la cryptographie à sécurité quantique, tandis que les chercheurs se concentrent davantage sur la physique, la simulation et les nouveaux algorithmes quantiques.
L’un des plus gros problèmes auxquels est confrontée l’informatique quantique est l’échelle. Pour atteindre des ordinateurs quantiques suffisamment puissants, l’industrie doit atteindre des millions de qubits, l’unité fondamentale de l’information quantique. Les ordinateurs quantiques actuels comptent des centaines, voire des milliers de qubits, et les feuilles de route pointent vers des dizaines de milliers dans les prochaines années, mais les gains pratiques dans le monde réel nécessiteront des systèmes bien au-delà.
Il existe deux grandes manières d’atteindre l’ère quantique pratique : construire des ordinateurs quantiques plus grands et plus puissants, ou connecter plusieurs ordinateurs quantiques ensemble de la même manière que les ordinateurs classiques sont connectés dans les centres de données pour se comporter comme un système unifié unique. L'innovation de Cisco répond à cette dernière question.
Rendre les réseaux quantiques universels
Il ajoute également plusieurs fonctionnalités critiques qui permettent d'interconnecter des systèmes de plusieurs fournisseurs sans matériel spécialisé. Le commutateur fonctionne à température ambiante et sur fibre de télécommunication, et comprend un système de conversion breveté par Cisco qui traduit entre différentes modalités de codage utilisées par différentes technologies quantiques en entrée et en sortie.
Cela signifie que si deux ordinateurs quantiques différents sont construits par deux sociétés différentes, ils peuvent toujours communiquer entre eux via le commutateur. Cela se traduira pour eux.
« Nous reconnaissons depuis longtemps que la connexion des systèmes quantiques est la clé pour parvenir à une véritable évolutivité, et nous avons désormais franchi une étape cruciale pour faire de cette vision une réalité », a déclaré Vijoy Pandey, vice-président senior et directeur général d'Outshift, le groupe de technologies émergentes et d'incubation de Cisco. « Bien qu'il s'agisse d'une réalisation importante, ce n'est que le début. »
Le commutateur est conçu pour fonctionner avec les principales modalités de codage de la lumière, notamment la polarisation, le codage de temps, de fréquence et de chemin. Différents systèmes quantiques regroupent les informations en photons de différentes manières, de sorte qu'un commutateur universel doit faire plus que transmettre le trafic ; il doit traduire le format sans casser le message.
Cisco a déclaré avoir jusqu'à présent validé le système avec polarisationqui utilise l'orientation des photons pour transporter des informations. Un exemple populaire de polarisation est celui utilisé dans les lunettes de soleil pour réduire l'éblouissement. La prise en charge du time-bin et du Frequency-bin est prévue.
Cette universalité est également importante parce que l’industrie quantique continue d’évoluer dans plusieurs directions à la fois. Les fournisseurs construisent différents types de systèmes quantiques, et personne ne sait encore quelle approche matérielle, quelle méthode de codage ou quel écosystème plus large émergera comme dominant.
Construire autour d’une seule modalité risque de laisser un centre de données ou un laboratoire lié à un matériel coûteux qui risque de ne pas bien vieillir. Cisco espère que son commutateur permettra aux entreprises et aux centres de recherche de mélanger du matériel de boutique et du matériel disponible dans le commerce, le commutateur gérant la traduction au milieu afin que le réseau puisse évoluer sans obliger chaque système à parler la même langue maternelle.
La vision à plus long terme du quantique
En dehors du centre de données, a déclaré Cisco, la portée actuelle peut atteindre 100 kilomètres, même si la société a fait valoir que la distance deviendrait moins un facteur limitant avec le temps.
Cisco a également clairement indiqué qu'il ne s'agit pas encore d'un produit commercial. Le commutateur quantique universel est un prototype de recherche fonctionnel et doit encore valider les inventions clés en matière de conversion et de préservation de l’état quantique avant de progresser vers la commercialisation.
Le plan à long terme est de développer la couche réseau, son matériel, ses logiciels et son protocole pour le quantum et de la laisser devenir la pile sur laquelle les applications peuvent s'appuyer comme base. Alors que l'informatique quantique atteint une stabilité pratique dans les réseaux d'entreprise à grande échelle, c'est la vision de Cisco de cet avenir. Les deux prochaines années serviront de terrain d'essai en matière de matériel et de logiciels, a déclaré la société alors que les plans se concrétisent.
La société fait également progresser cette vision grâce à des partenariats avec IBM Corp., Qunnect Inc., Atom Computing Inc. et d'autres acteurs du secteur.
