Il Futuro della Computazione Quantistica: Oltre i Qubit, il Compute-per-Watt

La computazione quantistica rappresenta una delle frontiere più promettenti della tecnologia moderna, ma il suo sviluppo commerciale potrebbe dipendere più dall’efficienza energetica che dal numero di qubit. Secondo un recente studio, il parametro chiave per valutare il progresso in questo campo è il calcolo utile per watt consumato, noto come compute-per-watt.

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, le reti elettriche e i data center stanno già subendo pressioni significative. Si prevede che entro il 2030, i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno a causa dell’aumento della domanda di elaborazione dati.

Nel contesto dei processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per la computazione quantistica, lo sviluppo è ostacolato da vincoli pratici. Attualmente, i chip sono rimasti stagnanti attorno ai 100 qubit per quasi un decennio; oltre il 90% della superficie del chip è dedicata al cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che ai qubit stessi. La pratica comune di interconnettere più piccoli processori introduce perdite e connessioni inefficaci, compromettendo ulteriormente l’efficienza. Di conseguenza, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente rispetto ai qubit aggiunti, aumentando il consumo energetico a scapito del calcolo utile e riducendo il compute-per-watt.

Dal punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione ha il potenziale di abbattere il costo unitario, come dimostrato nel settore dei pannelli solari, delle batterie e dei transistor. Attualmente, si stima che una macchina da un milione di qubit costerebbe tra 100 miliardi e un trilione di dollari. Per rendere la computazione quantistica economicamente sostenibile, il costo per qubit deve essere ridotto di almeno un fattore cento, un obiettivo che richiede produzioni in volumi, parti standardizzate e progressi significativi, 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, 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, se non decenni. Le scelte tecniche e industriali che verranno effettuate nei prossimi anni saranno decisive per determinare se sarà possibile ottenere processori con un compute-per-watt significativamente superiore, rendendo la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.