La cuántica viene a resolver algunos de los grandes problemas de la sociedad en sectores y actividades como la logística, la meteorología o la investigación en medicamentos. Sin embargo, mientras se avanza en la construcción de ordenadores cuánticos más potentes capaces de procesar datos y realizar cálculos masivos a gran velocidad mediante cúbits (bits cuánticos) en lugar de bits clásicos, la autopista que va a permitir la comunicación entre estos equipos sigue en desarrollo. En otras palabras, se necesita una red cuántica para transferir información de sensores cuánticos a otros sensores cuánticos.
Cisco lleva años trabajando en la construcción de esa red cuántica desde cero, adoptando un enfoque holístico que abarca chips, hardware y software. En este camino, en mayo de 2025 anunció un prototipo chip de entrelazamiento de redes cuánticas y la creación de un laboratorio de investigación en California.
Durante el pasado año, la compañía siguió investigando en este terreno y, entre otros pasos, anunció su acuerdo de colaboración con IBM para definir las bases de la computación cuántica distribuida en red.
Ahora acaba de anunciar Universal Quantum Switch, un prototipo de investigación operativo diseñado para conectar sistemas cuánticos de diferentes proveedores, en todas las principales modalidades de codificación, a temperatura ambiente y a través de fibra óptica estándar de telecomunicaciones. Una propuesta que persigue “insertar la red cuántica en la infraestructura existente”, como dijo Vijoy Pandey, vicepresidente senior y director general de Outshift, el Grupo de Tecnologías Emergentes e Incubación de Cisco durante rueda de prensa.
Aprovechar la red física y la cuántica, tener las dos opciones, y progresar hacia soluciones escalables porque, como indicó Reza Nejabati, Leading Quantum Research en Cisco: “una conexión punto a punto no es eficiente si no se puede escalar”. Y precisamente el switch que ha presentado el proveedor estadounidense hace posible esa conectividad entre sistemas que antes no podían comunicarse y de diferentes fabricantes.
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Motor de conversión en el núcleo del switch
En concreto, este conmutador es un prototipo de investigación funcional que ha sido diseñado para enrutar información cuántica entre sistemas de diferentes proveedores. Además, permite conservar dicha información gracias a un motor de conversión que traduce entre todas las modalidades de codificación y entrelazamiento en la entrada y la salida. Es decir, dirige la información cuántica y la conserva -sin necesidad de variar la temperatura- a través de la fibra óptica de telecomunicaciones existente, con un motor de conversión patentado por el propio Cisco.
Así las cosas, el Universal Quantum Switch de Cisco hace lo mismo que un conmutador para las conexiones de Internet clásico, pero para la tecnología cuántica. Cuando dos ordenadores cuánticos necesitan compartir información, el switch acepta la señal en cualquier modalidad en que llegue, la traduce a un lenguaje común para su enrutamiento y la entrega en el formato que necesita el sistema receptor, sin perder ninguna información cuántica por el camino.
Esto es posible gracias a un motor de conversión que se encuentra en el corazón del switch cuántico. La modalidad de salida puede coincidir con la de entrada o ser completamente diferente, permitiendo conectar y traducir entre sistemas cuánticos que nunca fueron diseñados para comunicarse entre sí, una capacidad fundamental para construir redes cuánticas que funcionen entre diferentes proveedores y tecnologías.
El switch cuántico está diseñado para admitir todas las principales modalidades de codificación cuántica utilizadas para transportar información:
- Polarización (la orientación de las ondas de luz).
- Intervalo de tiempo (la sincronización de los pulsos de luz).
- Intervalo de frecuencia (el color o la frecuencia de la luz).
- Trayectoria (la trayectoria física o espacial).
Hasta la fecha, este prototipo se ha validado experimentalmente con codificación por polarización. La compatibilidad con el intervalo de tiempo y el intervalo de frecuencia está integrada en el diseño y representa el siguiente paso en el proceso de validación en curso de Cisco.
Demo real
Los investigadores probaron el Universal Quantum Switch utilizando la fuente de entrelazamiento y los detectores de fotones individuales propios de Cisco. En estos experimentos, el conmutador demostró que la información cuántica puede enrutarse y convertirse entre sistemas de forma rápida, precisa y eficiente, sin destruirla en el proceso.
Entre las conclusiones de esta demo se obtuvieron los siguientes resultados:
- Conservación de la información cuántica durante la conversión: menos del 4% de degradación en la fidelidad del estado cuántico y el entrelazamiento, manteniendo así la coherencia que requieren las redes cuánticas para funcionar.
- Conmutación a la velocidad que exigen las redes cuánticas: conmutación electroóptica en fracciones de nanosegundo, reconfigurando las conexiones en tan solo 1 nanosegundo.
- Eficiencia energética: consume menos de 1 mili vatio de potencia.
Pero más allá de pruebas de laboratorio, han llevado a cabo experimentos reales en Nueva York, conectando Manhattan y Brooklyn a través de un tramo de 17,6 kilómetros de fibra óptica.
Diseñado para todo el stack tecnológico
El switch anunciado forma parte de una oferta más amplia para redes cuánticas, incluyendo el chip de entrelazamiento de redes cuánticas -que genera los fotones entrelazados de los que dependen las redes cuánticas para transmitir información- y el Quantum Compiler de Cisco, que coordina cómo se distribuyen y ejecutan los algoritmos cuánticos a través de múltiples procesadores cuánticos. Los tres se desarrollaron desde cero en los laboratorios cuánticos especializados de Cisco en Santa Mónica.
En conjunto, junto con aplicaciones como Quantum Sync y Quantum Alert, estas innovaciones contribuyen a la visión del proveedor de una red cuántica completa, desde el hardware que genera y enruta la información cuántica, pasando por el software que la gestiona, hasta las aplicaciones que la ponen en práctica.
Trabajo colaborativo para la red cuántica del futuro
El Universal Quantum Switch es un prototipo, pero la compañía ya está probando casos de uso con diferentes partners para llevarlo a un uso comercial. A tal fin, ya han forjado alianzas con empresas como IBM, Atom Computing o Qunnect, entre otras. Y es que, la visión de la compañía hacia la futura red cuántica se apoyará en un ecosistema colaborativo.
