摘要：这款芯片采用了部分与当前网络芯片相同的技术，能够将小型量子计算机连接成更大的系统。不过，思科认为在量子计算机尚未普及之前，该芯片就将具备实际应用价值，例如协助金融机构同步交易时间，或是帮助科学家探测陨石等。

这款原型芯片每个通道每秒能产生超过100万对纠缠光子。

思科宣布推出其量子网络纠缠芯片原型，同时其量子实验室也正式开业。

这款芯片采用了部分与当前网络芯片相同的技术，能够将小型量子计算机连接成更大的系统。不过，思科认为在量子计算机尚未普及之前，该芯片就将具备实际应用价值，例如协助金融机构同步交易时间，或是帮助科学家探测陨石等。

据思科介绍，现有的量子处理器在量子比特数量上仍处于三位数的局限之中，即便以最乐观的预测来看，到2030年也难以突破四位数的规模。然而，要实现量子计算的实际应用，所需的量子比特数量将高达数百万级别，这无疑是一个巨大的挑战。

面对这一难题，思科借鉴了传统计算技术的发展历程。历史上，人们并没有依赖于单台超级计算机来解决所有问题，而是通过构建网络基础设施，将多个小型计算节点连接成分布式系统。思科认为，量子计算未来的发展也将遵循这一路径，即通过专用量子网络将多个量子处理器连接起来，形成一个更大规模的协同计算系统。

为了使这些分布式量子计算系统协同工作，它们需要一种可靠的相互通信方式，而这正是思科的量子网络纠缠芯片所试图实现的突破。

此次推出的量子网络纠缠芯片原型，是思科与加州大学圣巴巴拉分校的研究人员共同开发的，其工作原理是使成对的光子产生量子纠缠，然后将其中一个光子发送至两台独立的量子计算机。据了解，在短时间内，无论两台量子计算机相距多远，都能利用这些纠缠光子实现即时通信——这正是阿尔伯特·爱因斯坦所说的量子物理学中的“幽灵般的超距作用”现象。

这款芯片采用了先进的硅基III-V半导体波导技术，其中的自发四波混频效应使得芯片在室温下就能稳定工作，无需专门的冷却技术，这就非常适合现代数据中心。作为微型光子集成电路的一部分，该芯片具有超过99%的保真度，功耗极低，仅为1毫瓦以下，并且支持标准的1550纳米电信波长，这意味着它可以无缝集成到现有的光纤网络设施中。

在性能表现上，这款原型芯片每个通道每秒能产生超过100万对纠缠光子，整个芯片的纠缠光子生成速率更是高达每秒2亿对。

思科Outshift创新孵化器高级副总裁维乔伊·潘迪表示，目前思科尚未确定这款芯片何时能带来营收，且它目前只是一个原型。但是构建量子网络的第一个关键组件就是纠缠芯片，而这正是第一步。此外，这款芯片的应用场景十分广泛。在处理来自全球各地的数据快照时，我们需要精确同步时钟和时间戳。

除了量子网格纠缠芯片外，思科量子实验室将在推进量子网络堆栈所需的其他关键组件的研究原型方面发挥重要作用。这包括纠缠分发协议、分布式量子计算编译器、量子网络开发工具包(QNDK)以及利用量子真空噪声的量子随机数生成器(QRNG)。

思科的量子网络战略遵循两条互补路径。第一条是构建基础设施，大规模连接量子处理器，实现分布式量子计算、量子传感和优化算法。第二条路径专注于应用量子网络原理，通过安全通信、超精确时间同步、决策信号和安全位置验证等用例为传统系统提供即时益处。

思科的量子网络方法结合了软件和硬件开发，与其它公司仅专注于一种量子计算技术不同，但思科想要构建一种可与任何量子计算技术配合使用的框架。例如，IBM、Google和IonQ等公司正采用包括超导、 中性原子及电离阱等多种不同的量子计算方法。思科并不试图预测哪种方法将最为有效，而是致力于构建一种能够兼容所有这些技术的网络协议层。

思科还在其产品组合中实施后量子密码学(PQC) NIST标准，以确保传统网络在后量子世界中保持安全。随着该公司完成其量子网络堆栈的愿景，思科量子数据中心基础设施路线图的更多组件将很快公布。

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来源：半导体产业纵横