Un switch Cisco pour accélérer le déploiement de réseaux quantiques

Cisco a dévoilé un prototype de commutateur qui, selon l’entreprise, accélérera considérablement le déploiement de réseaux quantiques opérationnels et distribués. Selon Vijoy Pandey, vice-président senior et directeur général d'Outshift, l’entité de Cisco dédié aux technologies émergentes et à l'incubation, l’Universal Quantum Switch de Cisco est conçu pour connecter des systèmes quantiques de différents fournisseurs, tels qu'IBM, IonQ, Google et Rigetti, dans toutes les principales technologies de codage de qubits, à température ambiante et via une fibre optique standard. « Aujourd'hui, nous disposons d'ordinateurs quantiques fonctionnant avec une capacité d'environ 100 à 1 000 qubits, et d'après les feuilles de route publiques des principaux acteurs du secteur quantique, nous pensons que ce chiffre passera à 10 000 au cours des trois prochaines années », a déclaré M. Pandey. « Les ordinateurs quantiques réels vont bien sûr devenir plus puissants avec le temps, mais cela pose un gros problème d'évolutivité dès lors que l'on commence à les connecter. Ce commutateur pourra relier efficacement des ordinateurs quantiques plus petits entre eux et créer un grand ordinateur quantique distribué, ce qui rendra l’évolutivité plus rapide que si l’on avait à construire un seul ordinateur quantique massif », a-t-il expliqué. « Il s’agit d’une technologie fondamentale qui nous permet de passer des connexions directes point à point à la mise en place d’un réseau quantique, puis à la construction d’un Internet quantique à grande échelle, afin de pouvoir connecter ces ordinateurs quantiques à grande échelle au sein du centre de données, mais aussi de connecter des capteurs quantiques à travers Internet à grande échelle », a poursuivi M. Pandey.  

« L'Universal Quantum Switch de Cisco fonctionne en grande partie comme les commutateurs multifournisseurs actuels qui constituent l’épine dorsale d’Internet, en ce sens qu’il permet la connectivité quels que soient les protocoles et les équipements sous-jacents », a-t-il ajouté. « Lorsque deux ordinateurs quantiques doivent partager des informations, le commutateur Universal Quantum Switch accepte le signal quelle que soit la modalité sous laquelle il arrive, le traduit dans un langage commun pour le routage, et le transmet dans le format requis par le système récepteur, sans perdre aucune information quantique en cours de route », a encore expliqué M. Pandey. « Le commutateur a préservé les informations quantiques avec moins de 4 % de dégradation au niveau de l’encodage et de la fidélité de l’intrication lors d’expériences de validation de principe », a précisé M. Pandey. Ceci est rendu possible par un moteur de conversion breveté par Cisco, où la modalité de sortie peut correspondre à celle de l'entrée ou être totalement différente, de sorte que le commutateur quantique peut se connecter et traduire entre des systèmes quantiques qui n'ont jamais été conçus pour communiquer entre eux. Selon Cisco, cette capacité est essentielle pour construire des réseaux quantiques fonctionnant entre différents fournisseurs et technologies. « Ce commutateur est de type non bloquant, ce qui permet à plusieurs photons de traverser la puce simultanément, chacun étant acheminé de manière indépendante tout en conservant son état quantique, ce qui rend possible la mise en place de réseaux quantiques flexibles et évolutifs », a souligné M. Pandey. 

Des validations en cours

Les principales modalités de codage quantique utilisées pour transporter l'information quantique comprennent : 

- La polarisation (l'orientation des ondes lumineuses) ;

- Le mode Time-bin (la synchronisation des impulsions lumineuses) ; 

- Le mode Frequency-bin (la couleur ou la fréquence de la lumière) ; 

- Le chemin (le trajet physique ou spatial).

« À ce jour, le switch quantique a été validé expérimentalement avec le codage par polarisation. La prise en charge des modes Time-bin et Frequency-bin est intégrée à la conception du commutateur et constituera la prochaine étape du processus de validation en cours chez Cisco », a indiqué M. Pandey. Cet équipement peut également être utilisé pour relier et traiter les données provenant de dispositifs de détection quantique qui sont ou seront utilisés dans des applications allant des soins de santé et de la navigation à l'énergie et aux infrastructures.  

L'Universal Quantum Switch n'est que le dernier élément en date de l'arsenal quantique du fournisseur, qui cherche à offrir une gamme complète de technologies quantiques pour les centres de données. En septembre, l'équipementier a lancé une suite de logiciels prototypes qui, selon lui, facilitera la mise en place de réseaux de calcul quantique distribués et prendra en charge les applications en temps réel. Cette pile logicielle comprend trois couches : une couche applicative dotée d’un compilateur de calcul quantique distribué adapté au réseau, qui prend en charge l’exécution d’algorithmes quantiques dans un centre de données quantique en réseau ; une couche de contrôle dotée de protocoles et d'algorithmes de réseau quantique qui prennent en charge les applications et gèrent les périphériques (matériels et logiciels) composant un réseau quantique via des API nord-sud et sud-nord ; et une troisième couche dédiée à la prise en charge des périphériques, composée d'un SDK et d'API pour les périphériques physiques, ainsi que d'une bibliothèque de périphériques émulés et simulés. 

Une puce réseau conçue chez Outshift 

L'Universal Quantum Switch repose sur la puce d'intrication quantique annoncée par Outshift en mai dernier, laquelle génère des paires de photons intriqués capables de se transmettre instantanément leur état quantique, quelle que soit la distance qui les sépare. Cette puce génère 200 millions de paires intriquées par seconde. Elle fonctionne à température ambiante, consomme très peu d'énergie et utilise les fréquences de télécommunications existantes. Elle est conçue pour fonctionner avec les infrastructures existantes, ce qui signifie qu'elle peut envoyer des photons via la fibre optique existante. Et selon Cisco, comme elle fonctionne sur les fréquences de télécommunications standard, il n'est pas nécessaire de remplacer quoi que ce soit pour la prendre en charge. « De plus, grâce à ces propriétés, les clients pourraient déployer des équipements prenant en charge la puce aux côtés d'une infrastructure informatique classique existante », a fait remarquer Cisco. « L'avenir quantique ne sera pas construit par une seule entreprise ou une seule technologie. Il sera construit en les connectant toutes grâce à cette technologie », a avancé M. Pandey.