Cisco, revela o protótipo de "interruptor quântico universal"… promovendo a conexão entre diferentes computadores quânticos

A Cisco Systems ($CSCO) anunciou recentemente um protótipo de um comutador de rede, capaz de transmitir informações quânticas entre diferentes computadores quânticos, mantendo o seu “estado quântico”. Este movimento visa resolver, através de uma rede, o problema de “escalabilidade” considerado central para a comercialização da computação quântica.

Embora o “Comutador Quântico Universal da Cisco” divulgado esteja ainda na fase de protótipo de pesquisa, seu significado é grande, pois permite conectar diferentes sistemas quânticos de fornecedores distintos como se fosse uma rede única. Até agora, a indústria de computação quântica evoluiu por dois caminhos: um, fabricar dispositivos monolíticos de maior escala; dois, combinar múltiplos dispositivos para operarem como um sistema. A Cisco escolheu focar na segunda abordagem.

Computadores quânticos já são utilizados em alguns institutos de pesquisa e empresas como processadores auxiliares, para resolver problemas de cálculo difíceis ou que levam muito tempo para serem processados por supercomputadores tradicionais. Do lado empresarial, o foco está na otimização, na simulação molecular para desenvolvimento de novos materiais e medicamentos, e em tecnologias de criptografia resistente a ataques quânticos, enquanto pesquisadores concentram-se na física, simulações e desenvolvimento de novos algoritmos quânticos.

No entanto, para que a computação quântica seja prática, é necessário aumentar significativamente o número de “qubits”. Os qubits são a unidade básica de informação quântica. Atualmente, computadores quânticos comerciais possuem entre algumas centenas a alguns milhares de qubits, com previsão de expansão para dezenas de milhares nos próximos anos, mas muitas avaliações indicam que, para perceber melhorias de desempenho no setor, será necessário atingir milhões de qubits.

Integrando diferentes computadores quânticos em uma rede

A abordagem da Cisco é atuar como um “tradutor” entre sistemas quânticos que codificam informações de maneiras distintas. Segundo a empresa, o comutador pode operar em temperatura ambiente e usar fibras ópticas de comunicação existentes. Além disso, por meio de uma tecnologia de conversão patenteada, consegue retransmitir diferentes esquemas de codificação de entrada e saída utilizados por diversas tecnologias quânticas.

Em resumo, isso significa que, mesmo que dois computadores quânticos de fabricantes diferentes usem “línguas” distintas, podem trocar dados entre si através deste comutador. Isso é visto como um elemento central de uma “rede quântica universal” que não depende de hardware específico.

Vijay Pandey, vice-presidente sênior e gerente geral do departamento Outshift da Cisco, afirmou: “Desde cedo percebemos que conectar sistemas quânticos é a chave para uma verdadeira escalabilidade. Este avanço é importante, mas é apenas o começo.”

O design do comutador suporta os principais métodos de codificação óptica, como polarização, intervalos de tempo, intervalos de frequência e codificação por caminho. Como diferentes sistemas quânticos carregam informações de maneiras distintas nos fótons, o comutador universal precisa não apenas transmitir sinais, mas também converter seus formatos sem prejudicar as informações.

A Cisco informa que já foi concluída a validação do sistema para a codificação baseada em polarização. A polarização usa a direção de vibração dos fótons para transmitir informações, conceito semelhante ao funcionamento de óculos de sol que reduzem reflexos. O suporte para codificação por intervalos de tempo e frequência será adicionado futuramente.

Ainda não é um produto comercial… Os próximos 1 a 2 anos serão cruciais

Essa universalidade é ainda mais importante num setor de tecnologia quântica onde ainda não há padrões estabelecidos. Atualmente, diferentes arquiteturas de hardware e esquemas de codificação coexistem, e não há certeza de qual tecnologia se tornará o padrão de longo prazo. Há preocupações de que, se centros de dados ou instalações de pesquisa construírem apenas para um método específico, equipamentos caros podem rapidamente ficar obsoletos com o tempo.

A Cisco acredita que seu comutador pode criar um ambiente onde instituições de pesquisa e empresas possam usar tanto dispositivos personalizados quanto dispositivos universais. A explicação é que, enquanto os comutadores na rede forem responsáveis pela conversão, os sistemas não precisarão usar uma linguagem comum inerente, facilitando a expansão da rede quântica.

Atualmente, a conexão além de data centers é limitada a até 100 quilômetros. No entanto, a Cisco espera que, com o tempo, essa limitação de distância diminua.

Porém, o dispositivo divulgado ainda não é um produto comercial oficial. A Cisco afirma que o “Comutador Quântico Universal” é um protótipo funcional de pesquisa, e que, antes de sua comercialização, será necessário validar adicionalmente as tecnologias de conversão e de manutenção do estado quântico.

A visão de longo prazo da empresa é construir um sistema completo de hardware, software e protocolos para redes quânticas, criando a base para futuras aplicações quânticas. A Cisco acredita que os próximos 1 a 2 anos serão essenciais para validar a viabilidade dessa visão em termos de hardware e software.

Por outro lado, a Cisco está colaborando com empresas como IBM ($IBM), ConnEQt, Atom Computing para implementar essa estratégia de rede quântica. A indústria entende que, além de competir por desempenho de um único computador quântico, a conexão de diferentes sistemas com tecnologias de “conexão” é uma variável-chave para acelerar a chegada de uma era quântica prática.