Cisco, divulga protótipo de "Chave Quântica Geral"… promovendo a conexão entre diferentes computadores quânticos

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

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

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

No entanto, para que a computação quântica seja prática, é necessário aumentar significativamente o número de “qubits”. 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 industrial, seriam necessários 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 switch pode operar em temperatura ambiente e usar fibras ópticas de comunicação existentes. Além disso, por meio de uma tecnologia de conversão patenteada, ele 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 “linguagens” distintas, eles podem trocar dados entre si através deste switch. 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: “Percebemos há muito tempo que conectar sistemas quânticos é a chave para uma verdadeira escalabilidade. Este avanço é importante, mas é apenas o começo.”

O design do switch suporta principais esquemas de codificação óptica, como polarização, intervalos de tempo, intervalos de frequência e codificação por caminho. Como diferentes sistemas carregam informações em fótons de maneiras distintas, o switch 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 baseado em polarização. Polarização é uma técnica que usa a direção de vibração dos fótons para transmitir informações, semelhante ao funcionamento de óculos de sol que reduzem reflexos. O suporte a esquemas de intervalos de tempo e frequência será adicionado futuramente.

Ainda não é um produto comercial… período de 1 a 2 anos será crucial

Essa universalidade é ainda mais importante em um setor de tecnologia quântica sem padrões estabelecidos. Atualmente, há diferentes arquiteturas de hardware e esquemas de codificação coexistindo, 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 se tornar obsoletos rapidamente com o tempo.

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

Atualmente, a distância máxima de conexão fora de centros de dados é de 100 quilômetros. No entanto, a Cisco espera que, com o tempo, essa limitação seja reduzida.

Porém, o equipamento divulgado ainda não é um produto comercial oficial. A Cisco afirma que o “Switch 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 cruciais 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 por meio de tecnologias de conexão é uma variável-chave para acelerar a chegada de uma era quântica prática.