In Breve
- Qual è l'importanza del compute-per-watt nella computazione quantistica?
- Il compute-per-watt è fondamentale per la sostenibilità economica della computazione quantistica, influenzando i costi energetici e l'efficienza.
- Quali sono le sfide attuali nello sviluppo dei processori a qubit?
- I processori a qubit superconduttori sono limitati da vincoli pratici e dalla complessità del cablaggio, riducendo l'efficienza.
- Come può ridursi il costo per qubit nella computazione quantistica?
- Il costo per qubit deve diminuire di almeno un fattore cento attraverso produzione in volumi e standardizzazione.
Il futuro della computazione quantistica si gioca su un fattore cruciale: la quantità di calcolo utile per watt consumato, noto come compute-per-watt. Questo aspetto si rivela più determinante del semplice conteggio dei qubit, specialmente in un contesto in cui i costi energetici e la sostenibilità diventano sempre più centrali nel dibattito tecnologico.
Con l’espansione dell’intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche e i data center sono già sotto pressione, e si prevede che entro il 2030 i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno. In questo scenario, il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia. Pertanto, l’ottimizzazione del compute-per-watt diventa essenziale per garantire la sostenibilità economica della computazione quantistica.
Attualmente, i processori a qubit superconduttori rappresentano una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico. Tuttavia, lo sviluppo di tali processori è ostacolato da vincoli pratici. I chip, infatti, sono rimasti intorno ai 100 qubit per quasi un decennio, poiché oltre il 90% della superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. Questa situazione limita l’efficienza e il potenziale di calcolo.
La soluzione comune di collegare in rete più piccoli processori introduce ulteriori perdite e connessioni rade, che peggiorano l’efficienza complessiva del sistema. Di conseguenza, 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 effetti 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 con pannelli solari, batterie e transistor. 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 ridursi di almeno un fattore cento, richiedendo 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 specializzazione della filiera, che includa processori, criogenia ed elettronica di controllo, oltre a una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono molti 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 ottenere processori con ordini di grandezza superiori di compute-per-watt, rendendo così la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.
