Quantum Technology
Ultra-Accurate Solutions for Quantum Networking
Gracias a su tecnología White Rabbit, Safran sigue marcando el camino en soluciones cuánticas avanzadas, logrando una sincronización precisa para la computación y las redes cuánticas.
¿Qué es la computación cuántica y para quién está diseñada?
La computación cuántica utiliza qubits en sus procesadores, en lugar de los bits tradicionales (es decir, los ceros y unos), para procesar datos e información. Los qubits pueden ser 1 y 0 al mismo tiempo, lo que permite a los ordenadores cuánticos resolver problemas complejos mucho más rápido que los ordenadores convencionales que usamos hoy en día. Entre esos problemas se incluyen la criptografía, el aprendizaje automático (machine learning), los problemas de optimización y muchos otros.
La computación y las redes cuánticas se están utilizando en aplicaciones para:
Gobiernos y agencias de defensa
- Para comunicaciones ultraseguras mediante distribución cuántica de claves (QKD), un sistema inmune a las escuchas clandestinas. La distribución cuántica de claves contribuye a reforzar el cifrado.
Instituciones financieras
- Para proteger transacciones y comunicaciones sensibles frente a posibles ciberataques cuánticos. La computación cuántica también puede contribuir a los modelos financieros más avanzados.
Instituciones de investigación y universidades
- Para experimentos en física cuántica y entrelazamiento a larga distancia, así como para interconectar ordenadores cuánticos en computación colaborativa.
Empresas de tecnología cuántica
- Para conectar procesadores cuánticos y construir sistemas de computación cuántica a mayor escala que puedan contribuir al aprendizaje automático (machine learning). Los ordenadores cuánticos pueden acelerar el procesamiento de datos —todavía más rápido— y resolver problemas logísticos, de gestión de la cadena de suministro y de optimización de rutas.
Soluciones de computación y redes cuánticas de Safran
Dado que la mayoría de los nuevos nodos cuánticos están interconectados en red —o incluso a través de distancias en múltiples instalaciones—, Safran ofrece tecnología adyacente a lo cuántico para sincronizar estos sistemas.
Los protocolos de transferencia de tiempo basados en Ethernet, como White Rabbit (WR), pueden utilizarse para sincronizar dos nodos distantes de una red cuántica con una precisión inferior a 4 picosegundos.
Los dispositivos de temporización y sincronización de Safran garantizan que los datos procedentes de los nodos cuánticos se envíen en el momento adecuado y reducen la latencia. Esto también contribuye a actuar como sistema de activación y control, permitiendo indicar a los nodos cuánticos con precisión cuándo deben ejecutar cada acción. Dado que los qubits deben enviarse y procesarse a una velocidad increíblemente alta, resulta imprescindible disponer de una sincronización y un tiempo ultraprecisos entre los nodos. Y es aquí donde entra en juego la tecnología White Rabbit de Safran.
La distribución de tiempo y frecuencia de White Rabbit también permite a las redes cuánticas transmitir datos a larga distancia y mantenerse sincronizadas para poder realizar computaciones cuánticas y comunicaciones en red.
Las soluciones basadas en White Rabbit pueden cumplir con los exigentes requisitos de las comunicaciones cuánticas.
Redes sensibles al tiempo en el ámbito cuántico
Las Redes Sensibles al Tiempo (Time Sensitive Networking, TSN) permiten la comunicación determinista de datos de control y auxiliares con latencias acotadas a través del mismo canal utilizado para la sincronización temporal White Rabbit. Esta combinación facilita la escalabilidad de los ordenadores y las redes cuánticas, allanando el camino hacia la finalización de internet cuántico. Para sistemas cuánticos con múltiples sistemas de instrumentación cuántica, elementos cuánticos heterogéneos (como conmutadores ópticos y memorias cuánticas), hardware de marcado temporal (timestamping) o adquisición de datos, resulta esencial utilizar una solución de temporización basada en White Rabbit.
Del mismo modo, si dispone de redes heterogéneas para control y adquisición de datos, o múltiples flujos en competencia con prioridades variables, o plazos específicos para el control de eventos con requisitos de bajo jitter (determinismo), entonces podría beneficiarse de una solución de temporización basada en White Rabbit.
Asimismo, si necesita una referencia de tiempo común para la coordinación en todo el sistema, también podría beneficiarse del uso de una solución de temporización basada en White Rabbit.
Con interfaces TSN deterministas de 10G + WR, es posible lograr:
distribución de activación y control de señales a nivel de picosegundos.
Control de instrumentación para el ámbito cuántico
Aprovechando nuestra experiencia en hardware de control para aceleradores de partículas, experimentos de física de altas energías y aeronáutica, las soluciones ofrecidas por Safran complementan los sistemas de instrumentación cuántica para facilitar su integración en la computación y las redes cuánticas. Safran ofrece funcionalidades de gestión y supervisión que permiten integrar los sistemas de control de instrumentación en entornos complejos y heterogéneos, además de la capacidad de personalizar el diseño desde la electrónica hasta el software, incluyendo las frecuencias FPGA y RF utilizadas, lo que convierte nuestra solución en una referencia para un control cuántico con menor coste por qubit.
Los sistemas de control y diagnóstico de Safran satisfacen las demandas de activación, sincronización, adquisición de datos y control de RF de los sistemas cuánticos, así como de otras instalaciones científicas avanzadas.
Mantener la estabilidad de los campos electromagnéticos en el interior de las cavidades aceleradoras es fundamental. El sistema de RF de bajo nivel ofrece un control preciso de dichos campos, utilizando una estabilización digital de RF para garantizar que los haces de partículas se mantengan enfocados y en su trayectoria correcta. Disponible tanto en configuraciones uTCA como independientes, este sistema se adapta a diversos requisitos operativos.
Ecosistema de soluciones de sincronización
Safran ofrece una gama de soluciones para ayudar a resolver los desafíos de latencia y sincronización en el ámbito de las redes cuánticas. Las soluciones incluyen servidores de tiempo, una capa de distribución y nodos finales (end nodes). Con las soluciones White Rabbit de Safran, por ejemplo, usted obtendrá:
- Mayor estabilidad de temporización
- Distribución de RF y temporización subnanométrica
- Control de latencia más fino a nivel de picosegundos
- Nuevas aplicaciones: ciencia, radares, comunicaciones de defensa, comunicaciones ultraseguras, posibilitando la distribución cuántica de claves
- Mejore la seguridad de la red con redes cuánticas
- Pares de fotones entrelazados a través de una red óptica dedicada
- Los pulsos de fotones duran ~2 ns → control de jitter a nivel de nanosegundos y mediciones subnanométricas (p. ej., TDC)
- Plano de control TSN para la conmutación de interruptores ópticos y la distribución de eventos
- Control de red centralizado y ajustes optimizados orientados al usuario
- TSN con PTP de alta precisión, ej., temporización White Rabbit para una temporización a nivel de picosegundos
- Transmisiones de baja latencia para la distribución de eventos y activaciones
Lo más importante: las soluciones White Rabbit de Safran pueden abordar la transferencia de qubits a larga distancia y resolver los problemas de atenuación en despliegues a gran escala.
QICK Box
El QICK Box es un sistema integral de control y lectura para QIS que abarca la computación cuántica, las redes cuánticas y los sensores cuánticos.
QICK ha sido desarrollado en Fermilab y cuenta con el respaldo principal de la colaboración clave de este laboratorio en el Centro de Ciencias Cuánticas, un centro de investigación científica perteneciente a la Iniciativa Nacional Cuántica del Departamento de Energía (DOE) de EE. UU., cuya sede central se encuentra en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Tiqker Quantum Clock
Compact, rugged, and deployable for defense, space, and commercial missions. Tiqker offers active hydrogen maser short-term precision in a compact form-factor package that occupies the same rack space as cesium-beam frequency references.
La preparación para el ámbito cuántico comienza aquí
El funcionamiento de internet cuántico depende de los pilares fundamentales de las comunicaciones deterministas, la diseminación de temporización con bajo jitter, la orquestación coherente en todo el sistema y los dispositivos de larga distancia.
La temporización WR de alto rendimiento es imprescindible para garantizar implementaciones viables en combinación con las últimas tecnologías de transceptores y fibra.
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