Tal como Cisco contribuyó a construir la infraestructura para la internet actual, la compañía ahora está desarrollando tecnología de redes cuánticas que sentará las bases para la internet cuántica. Esta iniciativa busca hacer que la computación cuántica sea práctica en un horizonte temporal más cercano que las estimaciones actuales. El enfoque de Cisco podría acelerar la implementación de aplicaciones significativas de computación y redes cuánticas, reduciendo el plazo de décadas a un rango de 5 a 10 años. Hoy, la empresa anuncia dos hitos importantes:
Presentación del Chip de Entrelazamiento para Redes Cuánticas de Cisco: Un prototipo de investigación y tecnología innovadora que permite escalar las redes cuánticas y conectar procesadores cuánticos para aplicaciones prácticas.
Apertura de Cisco Quantum Labs: Su laboratorio de investigación especializado ubicado en Santa Mónica, California, donde científicos e ingenieros cuánticos están desarrollando las tecnologías de redes cuánticas del futuro.
Superando la Barrera de Escalamiento Cuántico: Actualmente, los procesadores cuánticos cuentan con solo cientos de cúbits, mientras que las aplicaciones requieren millones. Incluso las hojas de ruta más ambiciosas en computación cuántica solo apuntan a unos pocos miles de cúbits para el año 2030.
Hace décadas, la computación clásica enfrentó desafíos similares hasta que se comenzaron a conectar nodos más pequeños a través de infraestructura de red para crear sistemas distribuidos potentes dentro de centros de datos y la computación en la nube. De manera análoga a cómo los grandes sistemas informáticos monolíticos clásicos fueron desapareciendo gradualmente, el futuro de la computación cuántica no reside en una única computadora cuántica monolítica. Los centros de datos cuánticos escalados horizontalmente, donde los procesadores trabajan conjuntamente a través de redes especializadas, representan el camino práctico y alcanzable hacia adelante.
Las empresas que desarrollan procesadores cuánticos se beneficiarán de las tecnologías de redes cuánticas de Cisco para escalar sus sistemas. Al construir esta infraestructura ahora, Cisco está contribuyendo a acelerar todo el ecosistema cuántico.
El Chip de Entrelazamiento para Redes Cuánticas
Una pieza fundamental de la visión de redes cuánticas de Cisco es su chip de entrelazamiento, desarrollado como un prototipo en colaboración con la Universidad de California en Santa Bárbara. Este chip genera pares de fotones entrelazados que permiten la conexión instantánea, independientemente de la distancia, a través de la teletransportación cuántica, fenómeno descrito por Einstein como «acción espeluznante a distancia».
Las características que distinguen a este chip de entrelazamiento son:
– Compatibilidad con la infraestructura existente: Opera en longitudes de onda de telecomunicaciones estándar, lo que permite utilizar la infraestructura de fibra óptica ya instalada.
– Implementación práctica: Funciona a temperatura ambiente como un Chip Fotónico Integrado (PIC) miniaturizado, lo que lo hace adecuado para la implementación escalable de sistemas en la actualidad.
– Eficiencia energética: Consume menos de 1 mW de potencia.
– Alto rendimiento: Genera 1 millón de pares de entrelazamiento de alta fidelidad por canal de salida, con una tasa de hasta 200 millones de pares de entrelazamiento por segundo en el chip.
Las capacidades de este chip ofrecen valor comercial inmediato, tanto para los centros de datos cuánticos del futuro como para las aplicaciones clásicas mejoradas cuánticamente en la actualidad.
Del Laboratorio a la realidad
Si bien hoy se marca la apertura formal de las instalaciones de Cisco Quantum Labs en Santa Mónica, el equipo de la compañía ha estado desarrollando los fundamentos de la pila de redes cuánticas durante años. El laboratorio sirve como un espacio donde los investigadores pueden experimentar con soluciones de redes cuánticas que conectan conceptos teóricos con la implementación práctica. El enfoque de Cisco se detalla en su artículo de arXiv titulado «Quantum Data Center Infrastructures», que describe la arquitectura necesaria para los sistemas de computación cuántica distribuida.
Más allá del chip de entrelazamiento, el laboratorio se utiliza para avanzar en prototipos de investigación de otros componentes críticos para completar la visión de la pila de redes cuánticas, incluyendo protocolos de distribución de entrelazamiento, un compilador de computación cuántica distribuida, un Kit de Desarrollo de Redes Cuánticas (QNDK) y un Generador de Números Aleatorios Cuánticos (QRNG) que utiliza el ruido del vacío cuántico. Próximamente se anunciarán más componentes de la hoja de ruta de la infraestructura de centros de datos cuánticos a medida que se complete la visión de la pila de redes cuánticas.
Paralelamente, los equipos de Cisco están implementando los estándares de criptografía post-cuántica (PQC) del NIST en todo su portafolio, asegurando que las redes clásicas sigan siendo seguras en un mundo post-cuántico.
Avance de las redes cuánticas en dos direcciones estratégicas
La estrategia de redes cuánticas de Cisco sigue dos caminos complementarios:
Red Cuántica para el Mundo Cuántico: Se está construyendo infraestructura para conectar procesadores cuánticos a escala, permitiendo la computación cuántica distribuida, la detección cuántica y algoritmos de optimización que podrían transformar aplicaciones críticas como el descubrimiento de fármacos, la ciencia de materiales y problemas complejos de logística. El chip de entrelazamiento para redes cuánticas es fundamental para esta visión.
Red Cuántica para el Mundo Clásico: Si bien los problemas prácticos de la computación cuántica podrían estar a unos años de distancia, los principios de las redes cuánticas ofrecen beneficios inmediatos a los sistemas clásicos a través de casos de uso como la comunicación segura a prueba de escuchas, la sincronización de tiempo ultraprecisa, la señalización de decisiones y la verificación segura de la ubicación.
La fortaleza del enfoque de redes cuánticas de Cisco radica en su enfoque tanto en el desarrollo de software como de hardware. Al desarrollar sus propios componentes de hardware de red, como el chip, junto con su pila de software completa, la compañía obtiene conocimientos únicos sobre cómo estos elementos trabajan en conjunto para construir una infraestructura de redes cuánticas completa. Mientras que algunas empresas se centran únicamente en un tipo de tecnología de computación cuántica (sistemas superconductores, de trampa de iones o basados en átomos neutros), Cisco está construyendo un marco independiente del proveedor que funciona con cualquier tecnología de computación cuántica. Este enfoque refleja la fortaleza histórica de Cisco en redes: no necesita elegir ganadores porque está construyendo el tejido de red que permitirá escalar diversas tecnologías cuánticas.
Fuente Nota del Blog de Cisco. Editado por CambioDigital Online.
