Tecnología cuántica
Soluciones de precisión extrema para redes cuánticas
Safran continúa siendo pionera en soluciones cuánticas de vanguardia a través de su tecnología White Rabbit, lo que permite una sincronización precisa para la computación cuántica y las redes cuánticas.
¿Qué es la cuántica y para quién es?
La computación cuántica utiliza cúbits en sus procesadores en lugar de los bits tradicionales (es decir, ceros y unos) para calcular datos e información. Los cúbits pueden ser 1 y 0 al mismo tiempo; esto permite a los ordenadores cuánticos resolver problemas complejos mucho más rápido que los ordenadores existentes que solemos utilizar hoy en día. Nos referimos a problemas como la criptografía, el aprendizaje automático, la optimización y muchos otros.
La computación y las redes cuánticas se utilizan en aplicaciones para:
Gobiernos y agencias de defensa
- Para comunicaciones ultrasseguras mediante distribución cuántica de claves (QKD, quantum key distribution), inmunes a la interceptación. La distribución cuántica de claves puede contribuir al cifrado.
Instituciones financieras
- Para proteger las transacciones y comunicaciones confidenciales frente a la posible piratería cuántica. La computación cuántica también puede contribuir a la modelización financiera de vanguardia.
Instituciones de investigación y universidades
- Para experimentos en física cuántica y entrelazamiento a larga distancia, y para interconectar ordenadores cuánticos con fines de 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. Los ordenadores cuánticos pueden acelerar el procesamiento de datos aún más rápido, y resolver problemas logísticos, la gestión de la cadena de suministro y el procesamiento de rutas.
Soluciones de computación cuántica y conexión en red de Safran
Como la mayoría de los nuevos nodos cuánticos están interconectados en una red —o incluso a distancias en varias instalaciones—, Safran ofrece tecnología afín a la cuántica para sincronizar estos sistemas.
Los protocolos de transferencia de tiempo basados en Ethernet, como White Rabbit (WR), pueden utilizarse para sincronizar dos nodos cuánticos en red distantes por debajo de 4 picosegundos.
Los dispositivos de temporización y sincronización de Safran garantizan que los datos de los nodos cuánticos se envíen a tiempo y reducen la latencia. También contribuyen a actuar como sistema de activación y control, de modo que pueden indicar a los nodos cuánticos con precisión cuándo deben hacer las cosas. Dado que los cúbits deben enviarse y procesarse a una velocidad extraordinariamente alta, es imprescindible disponer de una temporización y una sincronización ultraprecisas entre los nodos. Y aquí es 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 distancia y mantenerse sincronizadas, de modo que puedan realizar cálculos cuánticos y comunicaciones de red.
Las soluciones basadas en White Rabbit pueden cumplir los estrictos requisitos de las comunicaciones cuánticas.
Redes sensibles al tiempo en computación cuántica
Las redes sensibles al tiempo permiten la comunicación determinista de datos de control y auxiliares con latencias acotadas por el mismo canal utilizado para la sincronización temporal de White Rabbit. Esta combinación permite la escalabilidad de los ordenadores cuánticos y las redes cuánticas, lo que conduce a la culminación del internet cuántico. Para los sistemas cuánticos con múltiples sistemas de instrumentación cuántica, elementos cuánticos heterogéneos (es decir, conmutadores ópticos y memorias cuánticas), hardware de sellado temporal o de adquisición de datos, resulta esencial utilizar una solución de temporización basada en White Rabbit.
De forma similar, si dispone de redes heterogéneas para control, adquisición de datos, o de múltiples flujos competidores 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 temporal común para la coordinación de todo el sistema, podría beneficiarse del uso de una solución de temporización basada en White Rabbit.
Con interfaces TSN deterministas de 10G + WR, puede lograr:
activación de señales y distribución de control a escala de picosegundos
Control de instrumentación para la cuántica
Aprovechando nuestra experiencia en hardware de control para aceleradores de partículas, experimentos de física de altas energías y aeronáutica, las soluciones que ofrece Safran complementan los sistemas de instrumentación cuántica para facilitar su integración en la computación cuántica y las redes cuánticas. Safran ofrece funciones de gestión y monitorización que permiten la integración de los sistemas de control de instrumentación en sistemas complejos y heterogéneos, además de la capacidad de personalizar el diseño desde la electrónica hasta el software, incluidos el FPGA y las frecuencias de RF utilizadas, lo que convierte nuestra solución en una referencia para el control cuántico con un menor coste por cúbit.
Los Sistemas de Control y Diagnóstico de Safran satisfacen las demandas de disparo, 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 las cavidades aceleradoras es primordial. El Sistema de RF de Bajo Nivel ofrece un control preciso sobre estos campos, utilizando la estabilización digital de RF para garantizar que los haces de partículas se mantengan enfocados y en trayectoria. Disponible tanto en configuraciones uTCA como autónomas, este sistema se adapta a diversos requisitos operativos.
Ecosistema de soluciones de sincronización
Safran ofrece una gama de soluciones para ayudar a resolver los retos de latencia y sincronización en el ámbito de las redes cuánticas. Las soluciones incluyen servidores de tiempo, una capa de distribución, así como nodos finales. Con las soluciones White Rabbit de Safran, por ejemplo, obtendrá:
- Mayor estabilidad de temporización
- Distribución de RF y temporización sub-ns
- Control de latencia más fino a escala de picosegundos
- Nuevas aplicaciones: ciencia, radares, comunicaciones de defensa, comunicaciones ultrasseguras, que habilitan la distribución cuántica de claves
- Mejora de la seguridad de red con redes cuánticas
- Pares de fotones entrelazados sobre red óptica dedicada
- Los pulsos de fotones duran ~2 ns → control de jitter a nivel de ns y mediciones a nivel de sub-ns (p. ej., TDC, convertidores de tiempo a digital)
- Plano de control TSN para el control de conmutadores ópticos y la distribución de eventos
- Control de red centralizado y configuración optimizada por el usuario
- TSN con PTP de alta precisión; por ejemplo, la temporización White Rabbit para una temporización a escala de ps
- Transmisiones de baja latencia para la distribución de eventos y disparos
Y, lo que es más importante, las soluciones White Rabbit de Safran pueden abordar la transferencia de cúbits a largas distancias y resolver los problemas de atenuación en despliegues a gran escala.
Caja QICK
La caja QICK es un sistema integral de control y lectura para la instrumentación cuántica (QIS), que abarca la computación cuántica, las redes cuánticas y los sensores cuánticos.
QICK se desarrolló en Fermilab y cuenta con el apoyo principal de la asociación clave del laboratorio con el Quantum Science Center (QSC), un centro de investigación científica de la Iniciativa Nacional de Cuántica del DOE, con sede en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Reloj atómico óptico Infleqtion Tiqker
Compacto, robusto y desplegable para misiones de defensa, espaciales y comerciales. El Infleqtion Tiqker ofrece la precisión a corto plazo de un máser de hidrógeno activo en un encapsulado compacto que ocupa el mismo espacio de rack que los patrones de frecuencia de haz de cesio.
La preparación cuántica empieza aquí
El funcionamiento de la internet cuántica se sustenta en los principales pilares de las comunicaciones deterministas, la distribución de temporización de bajo jitter, la orquestación coherente de 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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