La scalabilità del calcolo quantistico: oltre i qubit, il compute-per-watt
Il futuro della computazione quantistica dipende più dall'efficienza energetica che dal numero di qubit.
In Breve
- Qual è il fattore chiave per la scalabilità del calcolo quantistico?
- L'efficienza energetica, misurata in compute-per-watt, è il fattore chiave.
- Perché il numero di qubit non è l'unico parametro per il calcolo quantistico?
- Il numero di qubit è meno rilevante rispetto all'efficienza energetica e ai costi operativi.
- Quali sono le sfide economiche del calcolo quantistico?
- Ridurre il costo per qubit di almeno un fattore cento è cruciale per la sostenibilità economica.
Il futuro della computazione quantistica si gioca su un fattore cruciale: l’efficienza energetica, misurata in termini di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt). Questo aspetto si rivela fondamentale per il successo commerciale della tecnologia, superando il semplice conteggio dei qubit, che spesso viene considerato il parametro principale per valutare le capacità di un computer quantistico.
Attualmente, il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia. Con l’espansione dell’intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center sono già sotto pressione. Le stime indicano che entro il 2030, i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno a causa dell’AI.
Un esempio significativo è rappresentato dai processori a qubit superconduttori, che sono tra le piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico. Tuttavia, lo sviluppo di questi chip è ostacolato da limitazioni pratiche. Negli ultimi dieci anni, i chip sono rimasti stagnanti attorno ai 100 qubit, poiché oltre il 90% della superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. La pratica comune di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni inefficaci, riducendo l’efficienza complessiva. Di conseguenza, il lavoro necessario per mantenere il sistema aumenta più rapidamente rispetto al numero di qubit aggiunti, con un impatto negativo sul compute-per-watt.
Dal punto di vista economico, è essenziale ridurre i costi attraverso le curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione potrebbe abbattere il costo unitario, come già avvenuto per pannelli solari, batterie e transistor. Tuttavia, ai ritmi attuali, una macchina da un milione di qubit potrebbe costare tra i 100 miliardi e un trilione di dollari. Per rendere la computazione quantistica economicamente sostenibile, il costo per qubit deve diminuire di almeno un fattore cento, un obiettivo che richiede produzione in volumi, parti standardizzate e progressi composti, non solo dimostrazioni di laboratorio.
Per raggiungere queste economie, è necessaria un’architettura aperta e stratificata, con una specializzazione della filiera che includa processori, criogenia ed elettronica di controllo, oltre a una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono numerosi dimostratori, ma pochi attori stanno costruendo una catena di fornitura robusta. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni o decenni. Le scelte tecniche e industriali effettuate nei prossimi anni saranno decisive per determinare se sarà possibile ottenere processori con ordini di grandezza superiori di compute-per-watt, rendendo la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.
