In Breve
- Qual è l'importanza del compute-per-watt nella computazione quantistica?
- Il compute-per-watt è cruciale per determinare l'efficienza e la sostenibilità economica della computazione quantistica.
- Quali sono le sfide attuali per i processori a qubit?
- I processori a qubit superconduttori sono bloccati intorno ai 100 qubit a causa di vincoli pratici e inefficienze nel cablaggio.
- Come si può ridurre il costo della computazione quantistica?
- Riducendo il costo per qubit di almeno un fattore cento attraverso produzione in volumi e standardizzazione delle parti.
La Scalabilità del Calcolo Quantistico: Un Futuro Basato sul Compute-per-Watt
Il futuro della computazione quantistica è sempre più legato alla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt), piuttosto che al semplice conteggio dei qubit. Questa nuova prospettiva si fa sempre più evidente, soprattutto alla luce delle sfide economiche e pratiche che questa tecnologia deve affrontare per diventare commercialmente sostenibile.
Attualmente, il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia. La crescente domanda di intelligenza artificiale (AI) ha già messo a dura prova le reti elettriche e i data center, e si prevede che entro il 2030 i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno.
Un esempio significativo riguarda i processori a qubit superconduttori, considerati tra le piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico. Tuttavia, lo sviluppo di questi chip è attualmente ostacolato da vincoli pratici. Infatti, i chip sono rimasti bloccati intorno ai 100 qubit per quasi un decennio, poiché oltre il 90% della superficie è dedicata al cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che ai qubit stessi.
La soluzione comune di collegare in rete più piccoli processori introduce ulteriori inefficienze. Le perdite e le connessioni rade compromettono l’efficienza del sistema, facendo sì che il lavoro necessario per mantenere il sistema cresca più rapidamente rispetto ai qubit aggiunti. Questo porta a un aumento della potenza destinata al funzionamento, piuttosto che al calcolo utile, con conseguenze negative sul compute-per-watt.
Dal punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione può abbattere il costo unitario, come dimostrato nel settore dei pannelli solari e delle batterie. Attualmente, una macchina da un milione di qubit potrebbe costare tra 100 miliardi e un trilione di dollari. Per rendere la computazione quantistica economicamente praticabile, il costo per qubit deve diminuire di almeno un fattore cento. Questo obiettivo richiede una produzione in volumi, parti standardizzate e progressi composti, non solo dimostrazioni di laboratorio.
Per raggiungere queste economie, è necessaria un’architettura aperta e stratificata, che preveda una specializzazione della filiera, comprendente processori, criogenia ed elettronica di controllo, accompagnata da una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono numerosi dimostratori, ma pochi attori stanno costruendo la catena di fornitura necessaria. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni o decenni.
Le scelte tecniche e industriali dei prossimi anni saranno decisive per determinare se sarà possibile ottenere processori con ordini di grandezza superiori di compute-per-watt, rendendo così la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.