Les logiciels développés par Cisco ont été testés sur la puce réseau d'intrication quantique présentée en mai dernier. (Crédit Cisco)
L'équipementier réseau et télécom Cisco a dévoilé un ensemble de logiciels pour les réseaux quantiques distribuées et les applications dédiées.
Le laboratoire sur le quantique au sein d'Outshift, l'incubateur de Cisco, a conçu une pile logicielle pour cette technologie comprenant trois couches. La première est relative à l'applicatif avec un compilateur supportant le réseau et l'exécution d'algorithmes sur plusieurs datacenters quantiques. La seconde est liée au contrôle avec des protocoles et des algorithmes de réseau quantique prenant en charge les applications et gérant ses périphériques (matériels et logiciels) via des API nord et sud. Enfin, la troisième couche adresse la gestion des périphériques avec un SDK et des API pour les équipements physiques, ainsi que d'une bibliothèque pour l'émulation et la simulation.
Une pile logicielle sur la puce réseau quantique de Cisco
Le jeu de logiciels en cours de développement s'exécute sur la puce réseau d'intrication quantique dévoilée par Outshift en mai dernier. Elle est capable de générer des paires de photons intriqués transmettant instantanément l'état quantique entre eux, quelle que soit la distance qui les sépare, grâce à ce que l'on appelle la téléportation quantique ou ce qu'Albert Einstein nommé « l'action étrange à distance ». Fonctionnant à température ambiante, elle est capable de générer jusqu'à 200 millions de paires intriquées par seconde en consommant peu d'énergie. Elle se sert des fréquences de télécommunications et de la fibre existante pour envoyer les photons.
Vijoy Pandey, vice-président senior et directeur général d'Outshift, a indiqué à Network World « nous avons toujours cru en une approche full stack pour la création de systèmes robustes et performants ». Il rappelle que « pour les réseaux classiques, nous concevons et construisons cette pile de A à Z : du silicium sur mesure, des systèmes matériels intégrés et toutes les couches logicielles qui contrôlent et gèrent l'ensemble ». La même philosophie domine pour la partie quantique, assure le dirigeant.
Le compilateur incontournable
Dans le détail, « le compilateur donne la possibilité aux algorithmes quantiques de s'exécuter sur plusieurs puces réseaux », explique Vijoy Pandey. Il est la technologie nécessaire pour avoir un calcul quantique distribué. Concrètement, « il prend une charge de travail quantique, un circuit quantique et le partitionne pour qu'elle puisse s'exécuter dans un environnement distribué au sein d'un ensemble de qubits ou de noeuds de calcul quantique » précise le responsable.
Il est important de noter que le compilateur est multifournisseur pouvant fonctionner avec des systèmes quantiques tiers comme ceux d'IBM. « Ce qui le rend unique, et une première dans l'industrie, est qu'il prend en compte les exigences d'interconnexion quantique entre les processeurs et prend en charge la correction d'erreurs quantiques distribuée » glisse Vijoy Pandey. Habituellement, les compilateurs ciblent des circuits pour des systèmes uniques, « le nôtre compile des circuits pour des systèmes connectés en réseau potentiellement composés de technologies d'informatique quantique hétérogène », poursuit-il. Selon le responsable, la correction d'erreurs quantiques distribuée est une fonctionnalité clé du logiciel. Elle garantit la précision et la fiabilité des calculs quantiques et constitue un défi pour tout réseau distribué ou autonome. Dans ce cas, le logiciel de Cisco comprend les subtilités de la correction d'erreurs de chacune des modalités du réseau quantique. « Nous pouvons garantir leur transfert d'un noeud à l'autre, ce qui nous offre une vue distribuée ou holistique de l'ensemble de l'environnement et des résultats », observe Vijoy Pandey. De son côté Reza Nejabati, responsable de la recherche au Cisco Quantum Lab ajoute, « pour nos besoins, nous utilisons un code de surface, un type de code de correction d'erreurs quantique, et nous prendrons en charge des codes plus avancés, comme le code vélo, à l'avenir ».
Quantum Alert et Sync dans les cartons
Le fournisseur annonce également d'autres logiciels en cours de développement comme Quantum Alert et Sync. Le premier est capable de signaler à deux points d'extrémité d'une liaison quantique la présence d'un intrus dans le système. « Notre méthode consiste à l'utiliser dans un réseau basé sur l'intrication : si un intrus pénètre dans votre réseau, il détruit cette propriété d'intrication. En déployant cette technologie, nous pouvons vous dire si quelqu'un est présent dans votre réseau, l'espionne et l'exploite », souligne M. Pandey.
De son côté, Quantum Sync utilise l'intrication quantique pour que des systèmes distribués puissent prendre des décisions corrélées sans envoyer de messages ? « Imaginez deux noeuds, Pierre et Paul, recevant chacun une pièce spéciale pré-corrélée dans une boîte. Si Pierre l'ouvre et trouve face, Paul est assuré de trouver pile. Un exemple d'utilisation est le trading haute fréquence, où chaque milliseconde compte pour des millions et où les institutions financières peuvent perdre de l'argent chaque jour à cause de problèmes de coordination. Nous démontrons cela grâce à notre simulateur de réseau quantique et à des protocoles réels », a déclaré le dirigeant.
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