سيسكو، تكشف عن نموذج "مفتاح كمومي عام"… لتعزيز ربط الحواسيب الكمومية المختلفة

سيسكو سيستم (‏$CSCO‏) أعلنت مؤخرًا عن نموذج أولي لمفتاح شبكة، يمكن لهذا الجهاز نقل المعلومات الكمومية بين حواسيب كمومية مختلفة، مع الحفاظ على “الحالة الكمومية” الخاصة بها. يهدف هذا الإجراء إلى حل مشكلة “القابلية للتوسع” التي تعتبر جوهرية في تجاري الحوسبة الكمومية عبر الشبكة.

على الرغم من أن “مفتاح سيسكو الكمومي العام” الذي تم الكشف عنه لا يزال في مرحلة النموذج الأولي البحثي، إلا أن له أهمية كبيرة لأنه يمكنه ربط أنظمة كمومية من مزودين مختلفين كما لو كانت شبكة واحدة. حتى الآن، تطورت صناعة الحوسبة الكمومية على مسارين: الأول هو تصنيع أجهزة أكبر حجمًا، والثاني هو دمج عدة أجهزة لتعمل كنظام واحد. اختارت سيسكو المسار الثاني كمحور تركيز.

في بعض المؤسسات البحثية والشركات، تُستخدم الحواسيب الكمومية كمساعدات معالجة، لحل المشكلات الحسابية التي يصعب على الحواسيب الفائقة التقليدية معالجتها أو تستغرق وقتًا طويلاً. تركز الشركات على تحسينها، واستخدامها في محاكاة الجزيئات لتطوير مواد وأدوية جديدة، وتقنيات التشفير المقاوم للكموم، بينما يركز الباحثون على الفيزياء، والمحاكاة، وتطوير خوارزميات كمومية جديدة.

ومع ذلك، لتحقيق مستوى عملي من الحوسبة الكمومية، يجب زيادة عدد “البتات الكمومية” بشكل كبير. البت الكمومي هو الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية. يتوقف عدد البتات الكمومية في الحواسيب الكمومية التجارية على مئات إلى آلاف، ومن المتوقع أن يتوسع إلى عشرات الآلاف خلال السنوات القادمة، لكن العديد من التقييمات تشير إلى أنه لتحقيق أداء ملموس في الصناعة، نحتاج إلى ملايين البتات الكمومية.

دمج حواسيب كمومية مختلفة في شبكة واحدة

تتبنى سيسكو نهجها في لعب دور “المترجم” بين أنظمة كمومية مشفرة بطرق مختلفة. ووفقًا للشركة، يمكن لهذا المفتاح أن يعمل في درجة حرارة الغرفة، ويستفيد من الألياف الضوئية الحالية للاتصالات. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تطبيق تقنية التحويل الحاصلة على براءة اختراع من سيسكو، يمكنه إعادة توجيه طرق الترميز الإدخالي والإخراجي المستخدمة في تقنيات كمومية مختلفة.

باختصار، هذا يعني أنه حتى لو كانت حواسيب كمومية من مصنعين مختلفين تستخدم “لغات” مختلفة، يمكنها تبادل البيانات عبر هذا المفتاح. ويُعتبر هذا عنصرًا أساسيًا في “شبكة كمومية عامة” لا تعتمد على نوعية الأجهزة المحددة.

قال فيجاى باندي، نائب الرئيس التنفيذي ومدير عام قسم Outshift في سيسكو: “لقد أدركنا منذ وقت مبكر أن ربط الأنظمة الكمومية هو المفتاح لتحقيق قابلية التوسع الحقيقية. هذا الإنجاز هو تقدم مهم، لكنه مجرد بداية.”

يدعم هذا المفتاح تصميمات الترميز الضوئية الرئيسية، مثل الترميز بالاستقطاب، والفاصل الزمني، والفاصل الترددي، وترميز المسار. نظرًا لاختلاف طرق تحميل المعلومات على الفوتونات في الأنظمة الكمومية، لا يمكن للمفتاح العام فقط تمرير الإشارات، بل يجب أن يحول تنسيقها دون الإضرار بالمعلومات.

توضح سيسكو أنه تم بالفعل التحقق من النظام باستخدام طريقة الترميز بالاستقطاب. يُستخدم الاستقطاب لنقل المعلومات عبر اتجاه اهتزاز الفوتون، وهو مفهوم مشابه لمبدأ تقليل انعكاس الضوء في النظارات الشمسية. سيتم إضافة دعم لطريقتي الفاصل الزمني والفاصل الترددي في المستقبل.

ليس منتجًا تجاريًا بعد… فترة الاختبار الحاسمة خلال 1 إلى 2 سنة القادمة

تُعد هذه الخاصية مهمة بشكل خاص في صناعة كمومية لا تزال تفتقر إلى معايير موحدة. السوق الحالية يضم هياكل وأشكال ترميز مختلفة، ولا تزال التقنية التي ستصبح المعيار طويل الأمد غير واضحة. يخشى البعض أنه إذا بُنيت مراكز البيانات أو المرافق البحثية على طريقة واحدة فقط، فقد تصبح الأجهزة باهظة الثمن قديمة بسرعة مع مرور الوقت.

تعتقد سيسكو أن مفتاحها يمكن أن يخلق بيئة تسمح للمؤسسات البحثية والشركات باستخدام أجهزة مخصصة وعامة في آنٍ واحد. وتوضح أن طالما أن المفتاح في الشبكة مسؤول عن التحويل، فلن تحتاج جميع الأنظمة إلى استخدام نفس اللغة الأصلية، مما يسهل توسيع الشبكة الكمومية.

حاليًا، يُحدد الحد الأقصى لمسافة الاتصال خارج مراكز البيانات بـ 100 كيلومتر. ومع ذلك، تتوقع سيسكو أن تقلل قيود المسافة تدريجيًا مع مرور الوقت.

لكن، الجهاز الذي تم الكشف عنه ليس منتجًا تجاريًا رسميًا بعد. تقول سيسكو إن “المفتاح الكمومي العام” هو نموذج أولي بحثي قابل للتشغيل، ويجب إجراء مزيد من التحقق من تقنية التحويل والحفاظ على الحالة الكمومية قبل الانتقال إلى الإنتاج التجاري.

تتمحور الرؤية طويلة المدى للشركة حول بناء نظام متكامل للأجهزة، والبرمجيات، والبروتوكولات الخاصة بشبكة الكم، لتأسيس البنية التحتية التي ستدعم تطبيقات الكم المستقبلية. وترى سيسكو أن السنوات 1 إلى 2 القادمة ستكون فترة حاسمة للتحقق من جدوى هذه الرؤية على المستويين المادي والبرمجي.

من ناحية أخرى، تتعاون سيسكو مع شركات مثل IBM (‏$IBM‏)، وConnEQt، وAtom Computing لتنفيذ استراتيجية الشبكة الكمومية. ويعتقد القطاع أن تقنيات الربط التي تتجاوز أداء حاسوب كمومي واحد، وتربط أنظمة مختلفة، أصبحت عنصرًا رئيسيًا في تسريع وصول عصر الكم العملي.