Cisco, un nombre fundamental en la infraestructura de internet, ha anunciado recientemente avances significativos en el campo de la computación cuántica.
La compañía se propone acelerar la llegada de la computación cuántica práctica, con el objetivo de reducir las estimaciones actuales de décadas a un plazo de 5 a 10 años. Para ello, están desarrollando la tecnología de redes cuánticas que sentará las bases para la futura internet cuántica.
El gran reto de la escalabilidad cuántica
El principal obstáculo para la computación cuántica hoy en día es el número de cúbits, la unidad básica de información cuántica. Mientras que las aplicaciones más prometedoras requieren millones de cúbits, los procesadores cuánticos actuales apenas manejan unos cientos.
Incluso las hojas de ruta más optimistas solo prevén unos pocos miles para el año 2030. Este cuello de botella limita de forma notable el potencial de esta revolucionaria tecnología.
La propuesta de Cisco: Conectar para crecer
Inspirándose en la evolución de la computación clásica, donde pequeños nodos se conectaron mediante redes para crear sistemas distribuidos potentes como los centros de datos y la computación en la nube, Cisco propone una solución similar para el mundo cuántico.
En lugar de depender de un único y gigantesco ordenador cuántico monolítico, la visión de Cisco se centra en interconectar múltiples procesadores cuánticos más pequeños a través de una infraestructura de red especializada. Esto permitirá crear centros de datos cuánticos escalables y eficientes.
El chip de entrelazamiento cuántico: El corazón de la conexión
Una pieza fundamental en esta visión es el nuevo chip de entrelazamiento cuántico de Cisco, desarrollado como prototipo en colaboración con la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB).
Este chip es capaz de generar pares de fotones entrelazados. El entrelazamiento es un fenómeno cuántico donde dos partículas quedan vinculadas de tal manera que comparten el mismo estado, sin importar la distancia que las separe, permitiendo una conexión fundamental para las redes cuánticas mediante lo que se conoce como teleportación cuántica.
Es importante aclarar que, a pesar del nombre, esto no implica una transmisión de información más rápida que la luz. Sus características más destacadas son:
- Compatibilidad: Funciona con las longitudes de onda estándar de las telecomunicaciones, lo que permite aprovechar la infraestructura de fibra óptica existente.
- Practicidad: Opera a temperatura ambiente y se presenta como un Chip Fotónico Integrado (PIC) miniaturizado, facilitando su despliegue escalable en sistemas actuales.
- Eficiencia energética: Consume menos de 1 milivatio de potencia, un factor crucial para la escalabilidad.
- Alto rendimiento: Puede generar un millón de pares entrelazados de alta fidelidad por canal de salida, con una tasa de hasta 200 millones de pares entrelazados por segundo en el chip.
Los laboratorios cuánticos de Cisco
Para materializar esta visión, Cisco ha inaugurado oficialmente sus Laboratorios Cuánticos en Santa Mónica, California. Aunque el equipo lleva años investigando los fundamentos de la pila de redes cuánticas, estas instalaciones dedicadas permitirán a científicos e ingenieros experimentar y desarrollar soluciones que unan los conceptos teóricos con la implementación práctica.
Los expertos de Cisco detallan su enfoque en documentos técnicos, como el artículo sobre infraestructuras de centros de datos cuánticos. Además del chip de entrelazamiento, en estos laboratorios se avanzará en otros componentes críticos como protocolos de distribución de entrelazamiento, un compilador para computación cuántica distribuida, un Kit de Desarrollo de Redes Cuánticas (QNDK) y un Generador de Números Aleatorios Cuánticos (QRNG) basado en el ruido de vacío cuántico.
Una estrategia con doble impacto
La estrategia de Cisco en redes cuánticas se desarrolla en dos direcciones complementarias, buscando beneficios tanto a largo como a corto plazo:
Redes cuánticas para el mundo cuántico
El objetivo principal es construir la infraestructura necesaria para conectar procesadores cuánticos a gran escala. Esto habilitará la computación cuántica distribuida, la sensórica cuántica avanzada y algoritmos de optimización capaces de transformar campos como el descubrimiento de fármacos, la ciencia de materiales y la resolución de problemas logísticos complejos que hoy son intratables.
Redes cuánticas para el mundo clásico
Aunque las aplicaciones cuánticas puras que requieren millones de cúbits aún tarden unos años en madurar, los principios de las redes cuánticas pueden ofrecer beneficios inmediatos a los sistemas clásicos.
Esto incluye el desarrollo de comunicaciones seguras a prueba de espionaje, sistemas de sincronización temporal ultraprecisa, mecanismos de señalización de decisiones más eficientes y métodos de verificación segura de la ubicación.
Un enfoque integral y abierto
El planteamiento de Cisco destaca por su desarrollo simultáneo de hardware, como el chip de entrelazamiento, y de la pila completa de software. Esta aproximación integral proporciona una comprensión única de cómo estos elementos deben interactuar para construir una infraestructura de red cuántica robusta y funcional.
Además, la compañía está construyendo un marco agnóstico al proveedor, lo que significa que sus tecnologías de red serán compatibles con diferentes tipos de tecnologías de computación cuántica, ya sean sistemas superconductores, de trampa de iones o de átomos neutros, entre otros. Esta estrategia recuerda la seguida por Cisco en el mundo de las redes clásicas: no se trata de elegir un único ganador tecnológico, sino de construir el tejido conectivo que permitirá escalar a diversas tecnologías cuánticas.
Asegurando el presente mientras se construye el futuro
Paralelamente a estos desarrollos enfocados en el futuro cuántico, Cisco también está trabajando activamente en la implementación de los estándares de Criptografía Postcuántica (PQC) definidos por el NIST en toda su cartera de productos. Esta medida es crucial para garantizar que las redes clásicas actuales y futuras permanezcan seguras ante la amenaza que supondrán los ordenadores cuánticos para los algoritmos de cifrado que usamos hoy en día.
Con estos importantes pasos, Cisco no solo busca posicionarse como un actor clave en la emergente era cuántica, sino que también tiene como meta facilitar un acceso más amplio a esta tecnología, acelerando su impacto transformador en la ciencia, la industria y la sociedad.