In Breve
- Qual è l'importanza del compute-per-watt nella computazione quantistica?
- Il compute-per-watt è fondamentale per determinare la sostenibilità economica della computazione quantistica, influenzando i costi operativi e l'efficienza energetica.
- Quali sfide affrontano i processori a qubit superconduttori?
- I processori a qubit superconduttori si trovano bloccati da vincoli pratici e da inefficienze legate al cablaggio e alla rete di piccoli processori.
- Come può la produzione industriale influenzare i costi della computazione quantistica?
- Una produzione industriale standardizzata e in volumi può ridurre significativamente i costi per qubit, rendendo la tecnologia più accessibile.
Il futuro della computazione quantistica non si gioca solo sul numero di qubit, ma soprattutto sulla quantità di calcolo utile per watt consumato, noto come compute-per-watt. Questa misura diventa cruciale per determinare la fattibilità economica e commerciale della tecnologia, specialmente in un contesto in cui il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato dalla svalutazione degli investimenti e dai consumi energetici.
Con l’espansione dell’intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center sono già sotto pressione. Secondo le stime, entro il 2030 il consumo di energia e acqua dei data center raddoppierà a causa della crescente domanda di potenza computazionale. Questo scenario solleva interrogativi sulla sostenibilità della computazione quantistica, che deve affrontare sfide significative per diventare economicamente praticabile.
Attualmente, i processori a qubit superconduttori, considerati tra i più promettenti per il calcolo quantistico, si trovano a un punto critico. Da quasi un decennio, i chip sono rimasti attorno ai 100 qubit, principalmente perché oltre il 90% della loro superficie è dedicato al cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che ai qubit stessi. Inoltre, la consueta pratica di collegare in rete più piccoli processori comporta perdite e connessioni poco efficienti, che riducono ulteriormente l’efficienza del sistema. In questo modo, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente rispetto ai qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento piuttosto che al calcolo utile, con impatti negativi sul compute-per-watt.
Dal punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione può abbassare il costo unitario in modo ripetuto, come dimostrato in altri settori, come quello dei pannelli solari e delle batterie. Tuttavia, ai ritmi attuali, una macchina da un milione di qubit potrebbe costare tra 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, che preveda la specializzazione della filiera in vari ambiti, come processori, criogenia ed elettronica di controllo, insieme a una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono numerosi dimostratori, ma pochi attori sono in grado di costruire una catena di fornitura efficace. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni o decenni, e le scelte tecniche e industriali dei prossimi anni saranno decisive per determinare se sarà possibile ottenere processori con un compute-per-watt significativamente superiore, rendendo così la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.
