Cisco introduceert switch voor diverse coderingsmethoden quantumsystemen

De Universal Quantum Switch routeert quantuminformatie bij kamertemperatuur via bestaande telecomvezel. Het prototype maakt gebruik van een door Cisco gepatenteerde conversiemotor, die coderingsmodaliteiten vertaalt bij zowel input als output. Dit resultaat is gebaseerd op jarenlang onderzoek, praktijkdemo’s en samenwerkingen met strategische partners.

Netwerklaag voor het quantumtijdperk

Quantumcomputers zijn momenteel krachtig, maar beperkt tot honderden qubits. Voor toepassingen in sectoren zoals gezondheidszorg, financiële diensten en lucht- en ruimtevaart zijn miljoenen qubits nodig om significante technologische vooruitgang te realiseren. Cisco ziet netwerken en connectiviteit als essentieel om deze kloof te overbruggen. De toekomst van quantumcomputing zal volgens Cisco niet door één bedrijf of technologie worden vormgegeven, maar door het verbinden van verschillende systemen.

De Universal Quantum Switch functioneert vergelijkbaar met klassieke switches, die eindpunten verbinden via een gedeeld, schaalbaar netwerk. Wanneer twee quantumcomputers informatie uitwisselen, accepteert de switch het signaal in elke vorm, vertaalt het naar een gemeenschappelijke taal voor routering en levert het af in het formaat dat het ontvangende systeem vereist, zonder verlies van quantuminformatie.

Conversiemotor als sleuteltechnologie

De switch bevat een gepatenteerde conversiemotor die modaliteiten kan vertalen en quantumsystemen met elkaar verbindt, zelfs als deze niet oorspronkelijk zijn ontworpen om te communiceren. Deze technologie is cruciaal voor het bouwen van quantumnetwerken met verschillende leveranciers en technologieën.

De Universal Quantum Switch ondersteunt belangrijke quantumcoderingsmodaliteiten, waaronder polarisatie, time-bin, frequentie-bin en pad. Momenteel is de switch experimenteel gevalideerd voor polarisatiecodering. Ondersteuning voor time-bin en frequency-bin is ingebouwd en maakt deel uit van het lopende validatieproces.

Tests en resultaten

Cisco-onderzoekers testten de Universal Quantum Switch met eigen verstrengelingsbronnen en single-photon detectoren. De switch toonde aan dat quantuminformatie snel, nauwkeurig en efficiënt kan worden gerouteerd en geconverteerd tussen systemen, zonder verlies van informatie. Belangrijke bevindingen zijn onder andere:

• Minder dan 4% degradatie in de betrouwbaarheid van de quantumtoestand en verstrengeling, waardoor de benodigde coherentie behouden blijft.
• Elektro-optische switching in minder dan een nanoseconde, met herconfiguratie van verbindingen in slechts 1 nanoseconde.
• Energie-efficiëntie met een verbruik van minder dan 1 milliwatt.

Toekomstvisie van Cisco

Quantumnetwerken bevinden zich nog in een beginfase. Er is geen gevestigde infrastructuur die quantumsystemen verbindt, en de meeste systemen kunnen alleen communiceren met systemen die dezelfde codering gebruiken. De Universal Quantum Switch biedt een nieuwe aanpak:

• Ondersteuning voor alle belangrijke coderingsvormen, met een unieke conversiemogelijkheid die niet elders beschikbaar is.
• Functioneert bij kamertemperatuur, in tegenstelling tot veel quantumhardware die cryogene koeling vereist.
• Werkt met bestaande telecominfrastructuur en standaard glasvezel.
• Maakt communicatie mogelijk tussen systemen van verschillende fabrikanten, wat bestaande investeringen beschermt en optimale quantumomgevingen mogelijk maakt.

De switch is onderdeel van Cisco’s architectuur voor een gedistribueerd quantumnetwerk, dat hardware, software en applicatielagen omvat. Cisco werkt samen met partners zoals IBM, Qunnect en Atom Computing om deze visie te realiseren. "Dit is een mijlpaal voor ons quantumprogramma en een bewijs van het potentieel van quantumnetwerken," zegt Vijoy Pandey, SVP/GM van Outshift, Cisco's Emerging Technologies and Incubation Group. "We weten al langer dat we quantumsystemen moeten verbinden voor schaalbaarheid, en om dat te realiseren hebben we nu een cruciale stap gezet. De weg is nog lang maar de impact van wat we bouwen - en wat nog komt – gaat enorm zijn."