Cisco dévoile son prototype de puce réseau pour l'informatique quantique

A l’occasion du Cisco Connect à Amsterdam en février dernier, Guillaume Sauvage de Saint Marc, vice-président Engineering d’Outshift avait évoqué le travail de l’incubateur de l’équipementier sur le quantique. « Nous nous intéressons tout d’abord à la manière dont nous pouvons connecter deux ordinateurs, des chips ou des serveurs quantiques entre eux », soulignait le responsable. Aujourd’hui, à l’occasion de l’ouverture officielle du laboratoire dédié au quantique, Outshift a dévoilé un prototype de puce réseau dédié à cette technologie.

Baptisé Quantum Networking Entaglement, cette puce réseau pour l’intrication quantique a été développée en coopération avec l'université de Californie à Santa Barbara. Elle est capable de générer des paires de photons intriqués qui transmettent instantanément l'état quantique entre eux, quelle que soit la distance qui les sépare, grâce à ce que l'on appelle la téléportation quantique ou ce qu’Albert Einstein nommé « l’action étrange à distance », souligne Vijoy Pandey, vice-président d'Outshift dans un blog.

Une puce aux multiples fonctionnalités

Expérimentale, cette puce peut extraire pour l'instant qu'un million de paires utilisables par seconde. « Mais une fois que nous l'aurons soumis au processus de conception de silicium de Cisco, nous pourrons en extraire beaucoup plus et nous rapprocher des 200 millions par seconde », glisse le dirigeant. Sur le plan énergétique, le prototype ne consomme qu’un millionième de watt. C'est très peu. Cela permet d'éclairer un ou plusieurs pixels de votre téléphone », précise Vijoy Pandey. Pas de problème non plus pour le support des infrastructures existantes, le composant peut envoyer des photons par l’intermédiaire de fibres existantes et fonctionne à des fréquence télécoms standards.

La puce gère plusieurs fonctionnalités comme la signalisation des décisions, la synchronisation des horloges, la sécurité contre les écoutes et la vérification sécurisée de la position. La première est importante car elle met en place la coordination et la synchronisation des opérations quantiques à travers un réseau quantique. Elle installe ainsi des protocoles complexes de communication et de calcul quantique distribué. La synchronisation de l'horloge coordonne les communications en fonction du temps entre des points finaux qui peuvent être des bases de données dans le cloud ou qui peuvent se trouver à l'autre bout du pays ou du monde souligne Vijoy Pandey. Pour la sécurité, la puce peut éviter le risque d’espionnage et d’interception des signaux quantiques transportant les clés de chiffrement en analysant la perturbation des états des qubits. Dans ce cas, elle mettra fin à la liaison pour protéger les données.

Monter à l’échelle et élargir les travaux sur le réseau quantique

Dans l’entretien réalisé avec Guillaume Sauvage de Saint Marc, l’objectif de travailler sur le réseau quantique est de pouvoir monter à l’échelle et d’obtenir un système quantique utile. « Si nous voulons avoir un ordinateur quantique utile, il faut atteindre un million de qbits. Au rythme actuel, nous savons que nous les aurons plus rapidement en agrégeant plusieurs ordinateurs plutôt que d’attendre d’en avoir un gros délivrant 1 million de qbits », constate-t-il. Tout en ajoutant, « la partie réseau, en fait, c’est la partie datacenter du quantique qui devient clé. La question est de savoir comment je peux créer un switch quantique pour faire transiter les informations et les états des qubits en préservant la magie du quantique. »

Le quantique demande de repenser la topologie réseau au sein des datacenters. (Crédit Photo: Outshift)

Un avis partagé par Ramana Kompella, responsable de la recherche chez Cisco et ingénieure émérite, et Reza Nejabati, responsable de la recherche quantique et des laboratoires quantiques chez Cisco. « Les centres de données quantiques doivent préserver les états quantiques fragiles, distribuer les ressources d'intrication, faciliter la téléportation entre les processeurs et synchroniser les opérations avec une précision inférieure à la nanoseconde. Ces capacités ne sont pas présentes dans les composants de réseau disponibles actuellement dans le commerce », précisent-ils dans un blog. Selon eux, l'architecture du centre de données quantique développée par Outshift de Cisco se compose de trois couches : une physique de matériel quantique spécialisé, une sur la gestion des intrications qui distribue les ressources quantiques, et une dédiée au calcul qui répartit les algorithmes entre les processeurs en réseau. En dehors de la puce, les chercheurs du laboratoire quantique d’Outshift basé à Santa Monica oriente ses travaux sur « des protocoles de distribution d'intrication, un compilateur distribué d'informatique quantique, un kit de développement de réseau quantique (QNDK) et un générateur quantique de nombres aléatoires (QRNG) », conclut Vijoy Pandey.