美国思科系统公司正式推出了能够解决量子计算领域可扩展性难题的创新网络交换机原型。此次发布不仅超越了单纯改进硬件的范畴,更在于实现了在互不相同的量子计算机之间交换信息时保护细微量子状态不被破坏的技术,意义重大。业界认为,在长期困扰行业的“无限扩大单一设备”与“将多台设备组合成庞大系统”这两条发展路径中,思科专注于后者,掌握了加速量子计算商业化的关键钥匙。
目前,量子计算机已开始作为辅助处理器,用于解决经典超级计算机难以处理的复杂计算或耗时过长的难题。企业正利用这一技术关注优化问题求解、用于新材料及新药开发的分子结构分析以及量子抗性密码技术开发等;研究人员则致力于物理学基础研究和新型算法开发。然而,要实现实用水平的量子计算飞跃,仍需大幅增加作为基本信息单位的量子比特数量。尽管当前商用水平仅达数百至数千个,但专家普遍认为,即使未来扩展到数万个,仍需数百万个量子比特才能实现产业界可感知的性能提升。
为克服这一局限,思科提出的解决方案是将各种量子系统连接成一个统一的网络。就像翻译机连接使用不同语言的国家一样,该交换机可在室温下工作,且能利用广泛使用的现有通信光纤。通过应用思科的专利转换技术,中继各自不同量子技术所使用的输入和输出编码方式,使得即使制造商不同、采用不同方法的量子计算机也能顺畅地交换数据。这被视为与特定硬件方式无关的通用量子网络化的核心要素,设计上支持偏振、时间区间、频率区间、路径编码等主要光基编码方式。
不过,该设备目前仅是用于研究的原型,并非正式商用产品,未来 1 至 2 年将是验证该技术实用性的关键时期。思科目前已完成基于偏振方式的系统验证,但针对时间区间和频率区间方式的支持计划另行推进。在量子计算行业标准尚未完全确立的市场中,这种通用性尤为重要。仅针对特定方式建设的设施将很快过时,因此思科的交换机使研究机构和企业能够灵活地混合使用定制设备和通用设备。思科正与 IBM 及其他合作伙伴合作,旨在构建包括硬件、软件和协议在内的完整堆栈,为量子应用程序的运行奠定基础,并拥有长期规划。