Universal Quantum Switch, il prototipo di switch Cisco che apre la strada alle reti quantistiche

Cisco ha presentato un prototipo di switch quantistico progettato per connettere sistemi informatici diversi e superare le attuali barriere di comunicazione nel settore. Grazie a un motore di conversione brevettato, il dispositivo è in grado di tradurre i dati tra diverse modalità di codifica mantenendo un'altissima fedeltà del segnale. Questa tecnologia opera a temperatura ambiente e utilizza le infrastrutture in fibra ottica esistenti, facilitando l'integrazione nelle reti di telecomunicazione attuali.

Si tratta di un passo fondamentale verso la creazione di una Internet quantistica scalabile, che consente l'interoperabilità tra hardware di differenti produttori. L'obiettivo a lungo termine di Cisco è fornire un ecosistema completo, che comprenda hardware, software e applicazioni, per guidare la prossima era della connettività globale.

Cisco apre la strada alle reti quantistiche

La ricerca sui computer quantistici corre rapidamente, con numerose aziende che lavorano su differenti prototipi di computer basati su qubit invece che su classici bit. C'è però un problema: questi elaboratori codificano le informazioni in maniera differente, ed è praticamente impossibile passare dati da un computer quantistico a un altro di un differente fornitore senza distruggere le informazioni nel processo. L'Universal Quantum Switch di Cisco mira a risolvere questo problema sfruttando un motore di conversione brevettato dall'azienda che può codificare le informazioni di queste macchine in differenti modalità e trasferirle senza distruggere i dati. Il tutto appoggiandosi alle attuali reti in fibra ottica. 

Questo particolare switch è progettato per supportare tutte le principali modalità di codifica quantistica utilizzate per trasportare l’informazione, nello specifico:

• Polarizzazione (l’orientamento delle onde luminose);
• Time-bin (a intervalli temporali, la temporizzazione degli impulsi di luce);
• Frequency-bin (a intervalli di frequenza, il colore o la frequenza della luce);
• Percorso (il tragitto fisico o spaziale).

I risultati sperimentali

A oggi, lo switch quantistico è stato validato sperimentalmente con la codifica a polarizzazione. Il supporto per le codifiche time-bin e frequency-bin è già integrato nel progetto e rappresenta il prossimo passo nel processo di validazione portato avanti da Cisco.

I primi test sono stati svolti nei laboratori di Cisco utilizzando la sorgente di entanglement della stessa Cisco e rilevatori di fotoni singoli, e hanno dimostrato che le informazioni quantistiche possono essere trasportate e convertite in maniera rapida e accurata, mantenendo i dati intatti.

In particolare, la degradazione della fedeltà dello stato quantistico e dell'entanglement è inferiore al 4%, consentendo così agli elaboratori di funzionare correttamente. Lo switch sperimentale è stato in grado di riconfigurare le connessioni in meno di un nanosecondo, consumando pochissima energia: meno di 1 milliwatt.

Un passo avanti importante per le reti quantistiche

I risultati della sperimentazione di Cisco aprono la strada a un nuovo approccio alle reti. Superano il limite degli attuali switch quantistici, che possono operare solo su un tipo di codifica, e soprattutto possono operare in ambienti con temperature standard, al contrario di altri dispositivi quantistici che richiedono sistemi di raffreddamento criogenici per operare correttamente. 

Si tratta solo di un primo passo: l'obiettivo finale di Cisco è infatti quello di porre le basi per una rete quantistica completa, che includa hardware, software e applicazioni. 

"Il raggiungimento di questo traguardo rappresenta un momento cruciale per il nostro programma quantistico e una conferma del potenziale trasformativo del quantum networking", ha dichiarato Vijoy Pandey, SVP/GM di Outshift, il gruppo di Cisco dedicato alle tecnologie emergenti. "Abbiamo capito da tempo che collegare tra loro i sistemi quantistici è la chiave per ottenere una vera scalabilità, e ora abbiamo compiuto un passo decisivo per trasformare questa visione in realtà. Si tratta di un risultato importante, ma è solo l’inizio. La strada davanti a noi è ancora lunga, ma l’impatto di ciò che stiamo costruendo - e di ciò che deve ancora arrivare - sarà davvero profondo».