Cisco Systems Inc. nouveau Commutateur quantique universel introduit la semaine dernière est une preuve solide de l’importance du réseau dans la mise à l’échelle quantique.
Pour les leaders des technologies de l’information, l’essentiel à retenir est que le quantique passe d’un matériel informatique isolé à une structure interconnectée, et Cisco s’est positionné comme l’interconnexion quantique centrale pour toutes les technologies qubit qui prévaudront finalement.
Pourquoi le quantum a besoin d'un réseau
La grande promesse du quantique, à savoir la résolution de problèmes tels que la simulation moléculaire, la découverte de matériaux, l'optimisation de portefeuilles et la planification à grande échelle, nécessite de l'ordre de 10 ^ 5 à 10 ^ 6 qubits logiques, bien au-delà de ce qu'un système unique offrira au cours de cette décennie. Les feuilles de route actuelles se chiffrent en milliers, voire en dizaines de milliers, d’ici 2030 au mieux.
Cet écart impose un changement architectural fondamental :
- Au lieu de miser sur un seul et gigantesque ordinateur quantique, l’industrie converge vers l’informatique quantique distribuée. Autrement dit, de nombreux processeurs plus petits agissent comme une machine logique unique via un réseau quantique, à l’instar de l’informatique classique évolutive sur Ethernet et IP.
- Pour ce faire, vous ne pouvez pas simplement déplacer les « résultats » classiques entre machines ; vous devez déplacer l'état quantique tout en préservant l'intrication, les processeurs se comportent comme un système unique et agrégé plutôt que comme des îlots indépendants.
C'est pourquoi un réseau construit spécifiquement pour le quantique est si essentiel. Dans les réseaux classiques, la commutation sur silicium a transformé les liaisons point à point en Internet. Dans le domaine quantique, un commutateur capable d’acheminer les photons intriqués sans détruire leurs propriétés quantiques est l’ingrédient manquant pour transformer des expériences isolées en un réseau quantique.
Ce que Cisco a annoncé
Le commutateur quantique universel de Cisco est un élément de tissu quantique de qualité recherche conçu pour acheminer les photons intriqués à température ambiante sur une fibre de télécommunication standard tout en préservant les informations quantiques sur plusieurs modalités de codage.
Bien qu’il y ait une liste d’attributs à cela, les plus notables sont :
- Commutation quantique préservant les propriétés. Les commutateurs optiques conventionnels détruisent les informations quantiques. La conception de Cisco utilise un « convertisseur d'état quantique » interne pour prendre tout codage entrant, le convertir dans un format interne, puis le reconvertir à la sortie, sans effondrer l'état quantique.
- Universalité des modalités. Il prend en charge les principaux codages quantiques (polarisation, temps, fréquence et chemin) et peut traduire entre eux, de sorte qu'un système à atomes neutres puisse communiquer avec un système supraconducteur ou photonique via le même tissu.
- Caractéristiques natives du réseau. Il fonctionne à des longueurs d'onde de télécommunications compatibles avec la fibre DWDM, cible une reconfiguration en nanoseconde et est conçu pour partager des éléments coûteux, tels que des sources d'intrication et des détecteurs, sur de nombreux points finaux.
Cisco associe cela à sa précédente puce source d'intrication, qui peut générer environ 200 millions de paires de photons intriqués par seconde aux longueurs d'onde des télécommunications et à température ambiante, ainsi qu'une pile de protocoles de distribution, d'échange et de téléportation d'intrication. Sur le terrain avec un partenaire Qunnect sur la fibre métropolitaine de New York, Cisco a déjà démontré un échange d'enchevêtrement sur plusieurs kilomètres à des taux d'un ordre de grandeur supérieur à celui des expériences antérieures réalisées uniquement en laboratoire.
Cisco dispose désormais des « émetteurs » (source d'intrication), de la « structure » (commutateur quantique) et du premier « plan de contrôle » (compilateur et logiciel d'orchestration) nécessaires pour transformer les boîtes quantiques en une plate-forme en réseau.
Pourquoi le réseau est au cœur de l'avenir du quantique
Le matériel quantique fait la une des journaux, mais sa valeur économique émergera lorsque les entreprises pourront traiter la capacité quantique comme une autre ressource mutualisée – un peu comme les GPU et les CPU sont aujourd'hui consommés via le cloud et les réseaux hautes performances.
Le réseau est un catalyseur de trois manières :
- Mise à l'échelle en plus de la mise à l'échelle. En téléportant des qubits sur des liens intriqués, de nombreuses machines de taille modeste peuvent fonctionner comme un ordinateur quantique virtuel à grande échelle, accélérant ainsi l’arrivée d’une informatique quantique « utile » pour la chimie, la finance et la logistique.
- Centres de données quantiques hétérogènes. Différentes modalités excellent dans différents algorithmes (par exemple, les ions piégés, les atomes neutres et les qubits supraconducteurs), de sorte que les futurs centres de données quantiques sont susceptibles de les combiner. Un changement indépendant des modalités vous permet de concevoir dès maintenant un avenir hétérogène, plutôt que de parier sur un seul gagnant.
- Applications classiques améliorées par le quantique. Avant même que les systèmes d’un million de qubits n’existent, les réseaux quantiques permettent de nouveaux services classiques, tels que la prise de décision coordonnée sur des moteurs de trading à distance (« Quantum Sync ») et la détection d’intrusion de fibre via une détection basée sur l’intrication (« Quantum Alert »). Les deux reposent sur le partage de l’intrication entre de nombreux points de terminaison, ce que seul un tissu quantique évolutif peut fournir.
Alors que les infrastructures classiques atteignent leurs limites physiques et économiques, la capacité d’ajouter des « liens quantiques » pour des fonctions spécifiques à forte valeur ajoutée devient stratégiquement importante. C’est précisément là qu’un acteur qui comprend le routage, la synchronisation et les opérations à grande échelle peut se différencier.
Pourquoi Cisco est bien positionné
Les réseaux quantiques sont nouveaux car ils impliquent une distribution par intrication plutôt qu'un stockage et un transfert conventionnels. L'approche de Cisco consiste à construire des réseaux quantiques en exploitant autant que possible le tissu optique existant, d'où l'accent mis sur les fréquences optiques des télécommunications. Un réseau IP classique est toujours nécessaire pour la signalisation et la reconfiguration. Les connaissances approfondies requises dans les deux domaines font la force de Cisco :
- Pile de réseau quantique de bout en bout. A travers son groupe incubateur, DécalageCisco construit du matériel (puce d'intrication, commutateur universel), des logiciels (compilateur quantique, orchestration, correction d'erreurs distribuées) et l'intégration avec la cryptographie post-quantique, le tout ancré dans une architecture qui suppose des processeurs hétérogènes provenant de plusieurs fournisseurs.
- Compatibilité avec l'infrastructure existante. Fonctionnant à température ambiante aux longueurs d'onde des télécommunications, le tissu quantique peut s'appuyer sur des fibres, des amplificateurs et une grande partie de l'écosystème optique existants, plutôt que de nécessiter des liaisons cryogéniques exotiques. Cela réduit considérablement les frictions de déploiement pour les opérateurs et les fournisseurs de cloud.
- Expérience en écosystème et sur le terrain. Cisco travaille déjà en partenariat avec les principaux fournisseurs de modalités, notamment IBM Quantique (supraconducteur) et Informatique atomique (atomes neutres) et travailler avec des opérateurs sur des bancs d'essai à l'échelle métropolitaine. Cela lui donne à la fois une voix dans les interfaces émergentes (par exemple, les cartes réseau et les compilateurs quantiques) et une expérience pratique de l'intégration d'équipements quantiques dans des environnements bruyants du monde réel.
Stratégiquement, Cisco exploite ses atouts et aborde le quantique de la même manière qu’il l’a fait avec l’intelligence artificielle. Plutôt que d'essayer de posséder l'intégralité de la pile, elle devient le tissu qui rassemble les différents fournisseurs selon les modalités et les emplacements. Si le quantum suit la même trajectoire que le classique et l’IA, où la valeur se concentre autour de plates-formes qui regroupent et acheminent des ressources spécialisées, Cisco devrait être en mesure de surfer sur une autre marée montante.
Ce que les responsables informatiques devraient faire maintenant
La plupart des DSI et des responsables de réseaux ne déploieront pas de commutateur quantique l’année prochaine, mais les décisions qu’ils prendront au cours des trois à cinq prochaines années détermineront leur niveau de préparation lorsque le quantum passera de la recherche aux revenus.
Voici quelques recommandations :
1. Considérez le quantum comme un service en réseau multifournisseur
Supposons que vous utiliserez l’informatique quantique auprès de plusieurs fournisseurs (hyperscalers, cloud quantiques spécialisés et éventuellement systèmes sur site) et que ces ressources devront interopérer. Concevez votre stratégie de centre de données et de réseau étendu en espérant que les interconnexions quantiques (par exemple, les liens d'intrication à l'échelle métropolitaine) deviendront une autre classe de connexions à haute valeur ajoutée, un peu comme les rampes d'accès au cloud privé d'aujourd'hui. Découvrez comment des fournisseurs tels que Cisco, IBM et Atom définissent les cartes réseau et les API quantiques ; ceux-ci deviendront les « ports Ethernet » de l’ère quantique.
2. Commencez par des pilotes adjacents au quantum
Vous n'avez pas besoin d'un ordinateur quantique pour acquérir de l'expérience avec les concepts de réseau quantique. Explorez les premières applications classiques améliorées par le quantique. Par exemple, la surveillance sécurisée de la fibre, la synchronisation temporelle ultra-précise ou les services de décision coordonnés dans le commerce financier, via des projets pilotes avec des opérateurs et des fournisseurs actifs dans cet espace. Utilisez ces projets pour développer une expertise interne dans les modèles de sécurité, les procédures opérationnelles et les modes de défaillance basés sur l'intrication (y compris le déni de service sur les liens quantiques) sans parier sur une technologie qubit spécifique.
3. Aligner les feuilles de route de sécurité et de réseau
Quantum va dans les deux sens en matière de sécurité. Les ordinateurs quantiques menacent la cryptographie actuelle, mais les réseaux quantiques permettent également des modèles de communication intrinsèquement sécurisés. Accélérer les programmes de cryptographie post-quantique pour les plans de contrôle et de gestion classiques ; la signalisation classique autour d’un réseau quantique doit être renforcée bien avant que des adversaires quantiques à grande échelle n’existent. Suivez la manière dont les fournisseurs de réseaux intègrent des algorithmes à sécurité quantique dans les routeurs, les commutateurs et les contrôleurs pour éviter un « îlot à sécurité quantique » bifurqué boulonné sur un cœur non sécurisé.
4. Construisez une équipe d’architecture compétente en matière quantique
Les réseaux quantiques couvrent la physique, l'optique, les systèmes distribués et la sécurité ; il ne rentrera parfaitement dans aucun silo actuel. Désignez une petite équipe interfonctionnelle (réseau, sécurité, cloud et science des données) pour s'approprier votre feuille de route quantique, y compris les relations avec les fournisseurs avec Cisco, IBM, les hyperscalers et les startups spécialisées. Il est important de leur donner pour mandat de développer des architectures de référence pour les centres de données et les réseaux métropolitains « quantiques », avec des hypothèses claires sur les délais.
Le quantique ne remplacera pas l’infrastructure classique ; il l'augmentera là où les considérations économiques le justifient. Les signaux de commutation quantique universels de Cisco devraient simplifier la mise à l'échelle de la technologie et en faire moins une expérience physique qu'une feuille de route sur laquelle l'informatique peut planifier.
Zeus Kerravala est analyste principal chez ZK Research, une division de Kerravala Consulting. Il a écrit cet article pour SiliconANGLE.
