Mehr Qubits: Cisco stellt Quanten-Switch Für Quanten-Clustercomputer vor
Wenn große Computer zu aufwendig oder zu teuer zu bauen sind, nimm einfach viele einfache, günstige und schalte sie per Netzwerk zusammen. So etwa lässt sich in einem Satz das Konzept der Clustercomputer zusammenfassen. Nach diesem Prinzip funktioniert heute jeder Supercomputer, und wenn Cisco Recht behält, auch der erste praktisch nutzbare Quantencomputer.
Zumindest die Netzwerk-Hardware ist schon einmal da: Cisco hat den ersten Quanten-Switch vorgestellt(öffnet im neuen Fenster). Dessen Prinzip unterscheidet sich grundlegend von klassischen Netzwerk-Switches: Während die ein Datenpaket von einem Computer annehmen und es an einen anderen weiterleiten, tauscht der Quanten-Switch den Zustand verschränkter Photonen. Die werden von den Kommunikationspartnern an ihn geschickt.
Über die verschränkten Photonen können die vernetzten Quantencomputer den Zustand von Qubits austauschen. Und das ohne Messung, welche den Zustand auf einen der Grundzustände festlegen würde. Das ermöglicht, dass mehrere Quantencomputer gemeinsam ein Problem bearbeiten. So addiert sich die Anzahl ihrer Qubits. Einen Chip für die Erzeugung verschränkter Photonen hatte Cisco 2025 vorgestellt.
Eingebauter Übersetzer für Codierung
Der Universal Quantum Switch ermöglicht dabei eine einfachere, sternförmige Vernetzung. Bislang müssen Quantencomputer direkt verbunden werden, um zu kommunizieren, was kaum skalierbar ist.
Dass der Cluster-Ansatz mittelfristig wohl die einzige realistische Möglichkeit ist, für reale Probleme nutzbare Quantencomputer zu bauen, sieht auch IBM so. Mehr als wenige Zehntausend Qubits pro Computer sind zeitnah nicht absehbar, Hunderttausende bis Millionen wären für reale Probleme erforderlich.
Während die Photonenquelle bei Raumtemperatur arbeitet, muss der Switch gekühlt werden. Er nutzt einen supraleitenden Nanodrahtdetektor. Die Hardware kann laut Cisco die üblichsten Qubit-Codierungen umwandeln, so dass Quantencomputer und -sensoren unterschiedlicher Hersteller verbunden werden können. Das soll nicht nur das Zusammenschalten von Quantencomputern mit unterschiedlichem Funktionsprinzip, sondern auch die geteilte Nutzung etwa von Sensoren ermöglichen.
Aktuell handelt es sich beim Universal Quantum Switch noch um einen Prototyp. Details haben Ciscos Forscher in einer über Arxiv abrufbaren Veröffentlichung(öffnet im neuen Fenster) geteilt. Die Austauschfrequenz ist mit maximal 470 Austauschoperationen pro Sekunde auf kurze Distanz aktuell noch nicht allzu hoch – aber höher als zuvor demonstriert. Über eine Distanz von 17,6 km wurde eine Austauschfrequenz von 0,65 erreicht, bessere Detektoren ermöglichen hier noch eine Steigerung.