思科，公開“通用量子開關”原型…推動不同量子計算機的連接

思科系統（$CSCO）近日公開了一款網路交換機原型機，該設備能夠在不同量子計算機之間傳輸量子資訊，同時保持其"量子態"。此舉旨在透過網路方式解決被視作量子計算商用化核心課題的"可擴展性"問題。

此次公開的"思科通用量子交換機"雖仍處於研究用原型階段，但其意義重大，因為它能將不同供應商的量子系統如同一個網路般連結起來。迄今為止，量子計算行業沿兩條路徑發展：一是製造更大規模的單體設備，二是將多台設備組合使其如同一個系統運行。思科選擇了後者作為重點。

量子計算機在一些研究機構和企業中，已被用作輔助處理器，用於解決傳統超級計算機難以處理或耗時過長的計算問題。企業方面關注優化、用於新材料和新藥研發的分子模擬以及抗量子密碼技術，而研究人員則聚焦於物理學、模擬和新型量子算法的開發。

然而，要達到實用水平的量子計算，必須大幅增加"量子比特"的數量。量子比特是量子資訊的基本單位。目前商用級量子計算機的量子比特數停留在數百至數千個級別，預計未來幾年內將擴展至數萬個級別，但許多評估認為，要在實際產業現場感受到性能提升，需要數百萬個量子比特。

將不同的量子計算機整合為一個網路

思科的方法是在以不同方式編碼資訊的量子系統之間扮演"翻譯器"的角色。據該公司稱，該交換機可在室溫下運行，並能利用現有的通信光纖。此外，透過應用思科專利的轉換技術，它能夠中繼不同量子技術所使用的輸入輸出編碼方式。

簡而言之，這意味著即使兩台不同製造商的量子計算機使用不同的"語言"，只要透過此交換機，就能相互傳輸資料。這被視為不依賴於特定硬體方式的"通用量子組網"的核心要素。

思科Outshift部門高級副總裁兼總經理維贾伊·潘迪表示：“我們很早就認識到，連接量子系統是實現真正可擴展性的關鍵。這一成果是重要的進步，但這僅僅是開始。”

該交換機設計支持主要的光基編碼方式，如偏振、時間區間、頻率區間和路徑編碼。由於量子系統將資訊載入光子上的方式各不相同，通用交換機不能僅僅傳遞信號，還必須在不損害資訊的前提下轉換其格式。

思科說明，目前已針對基於偏振的方式完成了系統驗證。偏振是利用光子的振動方向來傳遞資訊的方式，其概念類似於太陽鏡減少光線反射的原理。對時間區間和頻率區間方式的支援將在未來追加。

尚非商用產品……未來1至2年為關鍵考驗期

這種通用性在尚未確立標準的量子行業特性下顯得更為重要。當前市場上，不同的硬體架構和編碼方式並存，尚不確定哪種技術會成為長期標準。有人擔憂，如果資料中心或研究設施僅針對某一種特定方式構建，昂貴的設備可能會隨著時間推移迅速過時。

思科認為，其交換機可以為研究機構和企業創造一個能夠同時使用定制化設備和通用設備的環境。其解釋是，只要網路中的交換機負責轉換，所有系統就不必使用相同的固有語言，量子網路的擴展也因此變得更加容易。

目前，在資料中心之外的連接距離被定為最大100公里。不過思科預計，隨著時間的推移，距離限制將逐漸縮小。

不過，本次公布的設備尚不是正式的商用產品。思科表示，"通用量子交換機"是一個可運作的研究用原型，在商用化之前，還需對轉換技術和量子態保持相關的核心技術進行額外驗證。

公司的長期構想是構建用於量子組網的硬體、軟體和協議整體體系，打造未來量子應用能夠運行的基礎堆疊。思科認為，未來1至2年將是驗證這一願景在硬體和軟體層面可行性的重要時期。

另一方面，思科為實施這一量子網路戰略，正與IBM（$IBM）、ConnEQt、Atom Computing等公司進行合作。業界認為，超越單個量子計算機的性能競爭，連接不同系統的"連接技術"正成為加速實用化量子時代到來的關鍵變數。

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