Presentato Universal Quantum Switch, un prototipo di switch quantistico funzionante frutto di anni di ricerche e progettato per diventare il cuore delle future reti quantistiche
Autore: Edoardo Bellocchi
Da Cisco arriva un annuncio in grado di accelerare lo sviluppo del quantum networking: si tratta di Universal Quantum Switch, un prototipo di switch quantistico funzionante frutto di anni di ricerche e progettato per diventare il cuore delle future reti quantistiche. Lo switch è infatti progettato per instradare le informazioni quantistiche senza degradarle, grazie a un motore di conversione che traduce tra le diverse modalità di codifica in ingresso e in uscita, affrontando quindi una sfida cruciale del quantum computing: dato che i computer quantistici codificano le informazioni in modi diversi, finora nessuno switch era in grado di accettare e tradurre tra tutte le principali modalità di codifica senza perdere, per così dire, qualche pezzo nel corso del processo.
Ma soprattutto il nuovo switch di Cisco permette di realizzare un quantum computing distribuito, che preveda di "collegare più nodi di calcolo quantistico attraverso una rete quantistica, in modo che condividano uno stato comune e si comportino come un unico grande computer”, spiega Vijoy Pandey, SVP & GM di Outshift, il gruppo incubatore di Cisco per le tecnologie emergenti.
Del resto, "la filosofia di Cisco nello sviluppo dello stack del networking quantistico è sempre stata quella di realizzarlo in maniera da poter integrare la rete quantistica all’interno dell’infrastruttura fisica esistente, per far sì che la rete quantistica e quella classica possano convivere fianco a fianco sulla stessa infrastruttura. Il primo elemento concreto che abbiamo dimostrato è stato a giugno 2025 il Quantum Entanglement Chip, mentre a ottobre abbiamo presentato un intero insieme di protocolli che permettono a tutti i componenti di lavorare insieme, oltre a tre prototipi di applicazioni di tipo network-aware. Oggi invece annunciamo un componente importantissimo: Cisco Universal Quantum Switch, progettato per diventare il cuore delle future reti quantistiche”, prosegue Vijoy Pandey.
Entrando nel dettaglio, è noto che i computer quantistici attuali sono potenti ma limitati, operando su centinaia di qubit, mentre le applicazioni reali in ambiti come Sanità, Finance e aerospazio richiederanno milioni di qubit per raggiungere prestazioni realmente utili. In questo scenario, Cisco ritiene che networking e connettività siano centrali per superare il gap attuale: il futuro quantistico non sarà costruito da una sola azienda o tecnologia, ma dalla loro interconnessione, e così come Internet è stato reso possibile dagli switch classici che collegano miliardi di dispositivi in una rete scalabile, Cisco Universal Quantum Switch svolge lo stesso ruolo per il mondo quantistico.
Quando due computer quantistici devono condividere informazioni, lo switch accetta il segnale in qualunque modalità arrivi, lo traduce in un linguaggio comune per l’instradamento e lo consegna nel formato richiesto dal sistema ricevente, senza perdita di dati grazie al motore di conversione brevettato al cuore dello switch. La modalità di uscita può coincidere con quella di ingresso o essere completamente diversa, consentendo di collegare sistemi quantistici diversi, una capacità fondamentale per costruire reti quantistiche multi-vendor.
E in effetti le caratteristiche salienti dell’Universal Quantum Switch, illustrate da Reza Nejabati, Head of Cisco Quantum Research & Quantum Labs, concorrono a disegnare uno scenario molto promettente. La prima è la scalabilità dinamica, che consente di collegare più computer quantistici in modo flessibile, creando un vero e proprio network fabric distribuito; la seconda è la preservazione dell’informazione quantistica, e la terza è l’universalità, visto che supporta diverse modalità di codifica quantistica, dai qubit fotonici agli approcci basati su ioni intrappolati o atomi neutri. Ma soprattutto, sottolinea Reza Nejabati, lo switch universale di Cisco permette alle aziende di investire fin da subito senza dover scommettere su un’unica tecnologia dominante, aprendo anche la strada a nuovi scenari, come l’integrazione tra sensori e computer quantistici.
L’azienda fa infatti sapere che lo switch è progettato per supportare tutte le principali modalità di codifica quantistica: Polarizzazione, ovvero orientamento delle onde luminose; Time-bin, cioè tempistica degli impulsi luminosi; Frequency-bin, ovvero frequenza/colore della luce; e infine Path, cioè percorso fisico/spaziale. A oggi, lo switch è stato validato sperimentalmente con la codifica a polarizzazione, mentre il supporto per time-bin e frequency-bin è già previsto nel progetto e rappresenta il prossimo passo nella validazione.
Gli esperimenti condotti da Cisco hanno dimostrato che le informazioni quantistiche possono essere instradate e convertite rapidamente, con precisione ed efficienza, senza essere degradati. Tra i risultati principali, la preservazione dell’informazione quantistica ha mostrato una degradazione media minore o uguale al 4% della fedeltà dello stato quantistico e dell’entanglement, mentre la velocità di switching ha mostrato una riconfigurazione nell’ordine dei nanosecondi (fino a 1 ns) e per quanto riguarda l’efficienza energetica si è evidenziato un consumo inferiore a 1 watt.
Infine, anche i risultati sul campo, verificati con un esperimento condotto tra Manhattan e Brooklyn su infrastruttura urbana reale, dimostrano che le tecnologie quantistiche possono funzionare anche in condizioni operative complesse e non controllate. “I risultati sono stati decisamente superiori alle nostre aspettative”, sottolinea Ramana Kempella, Cisco Fellow and Head of Cisco Research, evidenziando anche le condizioni tutt’altro che ideali del contesto della prova, effettuata attraverso una rete in fibra ottica di poco più di 17 chilometri che passa anche per il building situato al 60 di Hudson Street a Manhattan, notoriamente uno dei principali e più congestionati nodi di telecomunicazioni di New York.