Компания Cisco объявила о создании прототипа специализированного сетевого квантового чипа для генерации запутанных фотонов. Изделие даёт возможность масштабировать квантовые системы и объединять квантовые процессоры в единую инфраструктуру для решения практических задач.
Квантовые компьютеры оперируют т.н. кубитами. С ростом количества кубитов число одновременно обрабатываемых значений стремительно увеличивается, что позволяет квантовым компьютерам решать определённые задачи с высочайшей производительностью, недоступной классическим компьютерам. Кубиты также могут обладать квантовой запутанностью, которая выражается в наличии особой корреляции между ними. Такое состояние невозможно в классических системах.
Источник изображений: Cisco
Проблема заключается в том, что стабилизировать кубиты крайне сложно. Из-за этого, как отмечает Виджой Панди (Vijoy Pandey), старший вице-президент инкубатора перспективных технологий Cisco Outshift, даже самые амбициозные планы по созданию квантовых компьютеров предполагают создание платформ, насчитывающих только несколько тысяч кубитов к 2030 году. Однако для того, чтобы квантовые вычисления стали действительно полезными, их необходимо масштабировать до миллионов кубитов. Решением может стать использование нового чипа «квантовой сетевой запутанности», созданного в сотрудничестве с Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре (UCSB).
Изделие генерирует пары запутанных фотонов, которые обеспечивают мгновенную связь независимо от местонахождения посредством квантовой телепортации. Альберт Эйнштейн назвал это явление «жутким действием на расстоянии» (spooky action at a distance). Чип функционирует при комнатной температуре, он выполнен в виде миниатюрной фотонной интегральной схемы. Более того, он работает на стандартных для телеком-операторов длинах волн, т.е. может использовать существующую волоконно-оптическую инфраструктуру. Заявленное энергопотребление составляет менее 1 мВт. Производительность достигает 1 млн пар запутывания высокой точности на выходной канал или до 200 млн пар запутывания в секунду в расчёте на чип.
Таким образом, изделие может применяться для объединения множества квантовых компьютеров с небольшим количеством кубитов в единую распределённую систему. Иными словами, становится возможным создание масштабируемых квантовых дата-центров, способных координировать работу большого количества квантовых компьютеров и миллионов их кубитов для решения самых сложных проблем. При реализации такой концепции новый чип будет отвечать за надёжное взаимодействие квантовых систем друг с другом, где бы они ни находились.
Разработка является частью комплексных усилий Cisco по формированию будущего квантовых вычислений. В рамках инициативы компания объявила об официальном открытии лаборатории Cisco Quantum Labs в Санта-Монике (Калифорния, США), специалисты которой займутся дальнейшей разработкой технологий квантовых сетей.
Cisco ведёт исследования по двум основным направлениям: это квантовая сеть для квантовых систем и квантовая сеть для классических систем. В первом случае разрабатывается инфраструктура для объединения квантовых процессоров в единую масштабируемую систему, что позволит реализовать распределённые квантовые вычисления, квантовое зондирование и алгоритмы оптимизации: это даст возможность трансформировать критически важные научные области, такие как создание лекарственных препаратов следующего поколения, материаловедение и пр. В случае классического мира речь идёт об улучшении и расширении функциональности традиционных систем: например, могут обеспечиваться сверхточная синхронизация времени, сверхзащищённая связь и т.п.
Источник:
