Cisco Systems hat offiziell ein innovatives Netzwerk-Switch-Prototyp vorgestellt, der das Skalierbarkeitsproblem im Bereich des Quantencomputings lösen kann. Diese Enthüllung geht über eine einfache Verbesserung der Hardware hinaus und ist von großer Bedeutung, da sie eine Technologie implementiert, die den Austausch von Informationen zwischen verschiedenen Quantencomputern schützt und dabei den feinen Quantenzustand unversehrt lässt. Cisco konzentriert sich auf den zweiten der beiden Entwicklungsrichtungen, an denen die Branche seit langem arbeitet: anstelle eines einzelnen Geräts unbegrenzt zu vergrößern, werden mehrere Geräte zu einem riesigen System verbunden. Cisco wird dafür gewürdigt, den Schlüssel zur Beschleunigung der Kommerzialisierung des Quantencomputings in der Hand zu halten.
Aktuell werden Quantencomputer bereits als Co-Prozessoren für komplexe Berechnungen genutzt, die klassische Supercomputer nicht lösen können, oder für Probleme, die zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Unternehmen nutzen dies zur Lösung von Optimierungsproblemen, zur Analyse molekularer Strukturen für die Entwicklung neuer Materialien und neuer Medikamente sowie zur Entwicklung quantenresistenter Verschlüsselungstechnologien. Forschungsteams konzentrieren sich auf Grundlagenforschung in der Physik und die Entwicklung neuer Algorithmen. Um jedoch den Sprung zu einem praktisch nutzbaren Quantencomputing zu schaffen, bleibt die Herausforderung bestehen, die Anzahl der Qubits, der grundlegenden Informationseinheit, erheblich zu erhöhen. Während der aktuelle kommerziell verfügbare Stand bei einigen hundert bis tausend Qubits liegt, schätzen Experten, dass selbst bei einer künftigen Ausweitung auf mehrere Zehntausende noch Millionen von Qubits benötigt werden, um eine im industriellen Alltag spürbare Leistungssteigerung zu erreichen.
Um diese Grenzen zu überwinden, bietet Cisco eine Lösung an, die verschiedene Quantensysteme in ein integriertes Netzwerk verbindet. Ähnlich wie ein Übersetzer, der Länder mit unterschiedlichen Sprachen verbindet, bietet dieser Switch den Vorteil, dass er bei Raumtemperatur funktioniert und gleichzeitig die in der bestehenden Kommunikation weit verbreiteten Glasfasern nutzen kann. Durch die Anwendung der auf Patenten basierenden Konvertierungstechnik von Cisco werden die Eingabe- und Ausgabekodierungsverfahren, die von verschiedenen Quantentechnologien verwendet werden, weitergeleitet. Dadurch können Quantencomputer verschiedener Hersteller, die jeweils andere Methoden verwenden, Daten problemlos austauschen. Dies wird als Kernbestandteil eines universellen Quantennetzwerks bewertet, das nicht von einer bestimmten Hardware-Methode abhängig ist, und ist so konzipiert, dass es alle wichtigen optischen Kodierungsverfahren wie Polarisation, Zeitfenster, Frequenzfenster und Pfadkodierung unterstützt.
Nur ist das Gerät derzeit noch kein offizielles kommerzielles Produkt, sondern lediglich ein Forschungsprototyp. Die nächsten 1 bis 2 Jahre werden zum entscheidenden Zeitraum, um die Praxistauglichkeit der Technologie zu überprüfen. Cisco hat die Systemvalidierung für die polarisationsbasierte Methode bereits abgeschlossen, während die Unterstützung für Zeitfenster- und Frequenzfenster-basierte Verfahren zusätzlich fortgeführt werden soll. Die Universalität ist auf einem Quantencomputing-Markt, auf dem sich Industriestandards noch nicht vollständig etabliert haben, besonders wichtig. Infrastrukturen, die nur auf eine bestimmte Methode zugeschnitten sind, laufen Gefahr, mit der Zeit schnell veraltet zu sein. Der Switch von Cisco ermöglicht es Forschungseinrichtungen und Unternehmen, eine flexible Umgebung zu schaffen, in der maßgeschneiderte und universelle Geräte gemischt verwendet werden können. Cisco plant langfristig, in Zusammenarbeit mit IBM und anderen Partnern den gesamten Stapel für das Quantennetworking – einschließlich Hardware, Software und Protokolle – aufzubauen, um eine Grundlage für die Ausführung von Quantenanwendungen zu schaffen.