Nello stesso modo in cui ha contribuito a costruire l’infrastruttura di Internet come la conosciamo oggi, adesso Cisco sta provando a creare una tecnologia di rete quantistica che potrebbe essere alla base del cosiddetto Internet quantistico. Se il progetto dovesse avere successo, è convinta l’azienda, si potrebbe accelerare l’implementazione di applicazioni di calcolo quantistico e di rete, passando da una prospettiva pluridecennale a un orizzonte di soli 5-10 anni.
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Il progetto di Cisco
Nello specifico, Cisco ha svelato un prototipo di chip studiato per collegare in rete i computer quantistici: una pietra miliare che fa il paio con l’annuncio dell’apertura di un nuovo laboratorio a Santa Monica, in California, che contribuirà a supportare la ricerca e lo sviluppo di soluzioni per l’informatica quantistica.
Il processore utilizza alcune delle stesse tecnologie adottati dagli attuali chip di rete e ha la funzione di collegare tra loro computer quantistici più piccoli in sistemi più grandi. Ma il colosso tecnologico è convinto che questo approccio avrà applicazioni pratiche prima ancora che questa nuova Internet diventi mainstream, aiutando per esempio gli istituti finanziari a sincronizzare i tempi delle transazioni o consentendo agli scienziati di rilevare con maggiore precisione meteoriti che potrebbero provocare danni nell’impatto con l’atmosfera terrestre.
“Ci sono moltissimi casi d’uso”, ha spiegato a Reuters Vijoy Pandey, senior vicepresident dell’incubatore di innovazione Outshift di Cisco. “È necessario sincronizzare gli orologi e i timestamp di tutte queste istantanee che avvengono in tutto il mondo”.
Qualcuno potrebbe dire che Cisco arriva per ultima: Google, Microsoft e Amazon hanno già annunciato chip di calcolo quantistico negli ultimi mesi, e Nvidia ha in programma di aprire un proprio laboratorio di calcolo quantistico. Anche startup come PsiQuantum stanno raccogliendo centinaia di milioni di dollari per costruire sistemi. Ma mentre tutte queste aziende puntano a creare sempre più “qubit” – l’unità fondamentale dei computer quantistici – Cisco appunto sta lavorando per collegarli tra loro. L’azienda precisa che il suo chip, sviluppato in collaborazione con i ricercatori dell’Università della California Santa Barbara, funziona provocando l’entanglement quantistico in coppie di fotoni, per poi inviare una delle due coppie a due computer quantistici separati. Per un breve periodo di tempo, Cisco afferma che i computer quantistici possono utilizzare questi fotoni entanglement per comunicare istantaneamente, indipendentemente dalla distanza tra loro, un fenomeno della fisica quantistica che Albert Einstein ha definito “azione spettrale a distanza”.
Si tratta, in un certo senso, di investimenti in ricerca pura: Pandey ha sottolineato che Cisco non prevede ancora un meccanismo di generazione di ricavi da questo tipo di soluzione, e che il chip è solo un prototipo. “Per costruire una rete quantistica, il primo elemento necessario è un chip di entanglement”, ha detto Pandey. “E questo è solo il primo blocco”.
Infrangere la barriera della scalabilità quantistica
La sfida, d’altra parte, è a dir poco ambiziosa: gli attuali processori quantistici dispongono di centinaia di qubit, mentre le applicazioni ne richiedono milioni. Anche le roadmap più ambiziose per l’informatica quantistica al momento puntano solo a poche migliaia di qubit entro il 2030.
Decenni fa, l’informatica classica ha dovuto affrontare sfide simili, fino a quando non si è iniziato a collegare tra loro nodi più piccoli attraverso l’infrastruttura di rete per creare potenti sistemi distribuiti all’interno dei data center e del cloud computing. Proprio come l’uso di grandi sistemi di computer classici monolitici è andato gradualmente scomparendo, secondo Cisco il futuro della quantistica non risiede in un singolo computer quantistico monolitico. I data center quantistici in scala ridotta, in cui i processori lavorano insieme grazie a una rete specializzata, saranno il percorso pratico e realizzabile.
Il chip di entanglement progettato da Cisco del resto funziona con l’infrastruttura esistente, sfruttando le lunghezze d’onda standard delle telecomunicazioni e quindi, potenzialmente, le reti in fibra ottica già in servizio. Il dispositivo è in grado di operare a temperatura ambiente come un chip fotonico integrato miniaturizzato, il che lo rende adatto all’implementazione di sistemi attualmente scalabili garantendo la massima efficienza energetica, visto che consuma meno di 1mW a fronte di prestazioni elevate: un milione di coppie di entanglement ad alta fedeltà per canale di uscita, con una velocità fino a 200 milioni di coppie di entanglement al secondo nel chip
Oltre al chip di entanglement, Cisco utilizzerà il nuovo laboratorio per creare prototipi di altri componenti critici per completare lo stack di rete quantistica, tra cui i protocolli di distribuzione dell’entanglement, un compilatore di calcolo quantistico distribuito, il Quantum Network Development Kit e un Quantum Random Number Generator.
Parallelamente, i team di Cisco stanno implementando gli standard Nist per la crittografia post-quantistica in tutto il portafoglio, garantendo che le reti classiche rimangano sicure in un mondo post-quantistico.
