In Breve
- Qual è il fattore chiave per la scalabilità della computazione quantistica?
- La scalabilità dipende principalmente dall'efficienza energetica, misurata in calcolo utile per watt consumato.
- Quali sono le sfide attuali nello sviluppo dei processori quantistici?
- I processori a qubit superconduttori sono limitati da vincoli pratici, con un numero stagnante di qubit a causa del cablaggio di controllo.
- Come può ridursi il costo della computazione quantistica?
- È necessario ridurre il costo per qubit di almeno un fattore cento attraverso produzione in volumi e standardizzazione.
Negli ultimi anni, la computazione quantistica ha attratto l’attenzione di ricercatori e investitori, ma il suo sviluppo commerciale potrebbe dipendere più dall’efficienza energetica, misurata in calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt), piuttosto che dal semplice conteggio dei qubit. Questo approccio è cruciale, soprattutto in un contesto in cui il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è dominato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia.
Con la crescita dell’intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center sono già sotto pressione. Si stima che entro il 2030, i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno a causa dell’AI. Questa situazione pone una sfida significativa per la computazione quantistica, che deve affrontare limiti pratici nella sua evoluzione.
Attualmente, i processori a qubit superconduttori, considerati tra le piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico, hanno visto uno sviluppo stagnante. I chip 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. La soluzione comune di connettere in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni inefficaci, compromettendo ulteriormente l’efficienza. Infatti, 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 abbattere il costo unitario in modo ripetuto, come dimostrato nei settori dei pannelli solari, delle batterie e dei transistor. 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 praticabile, il costo per qubit deve diminuire di almeno un fattore cento. Questo obiettivo 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 molti dimostratori, ma pochi attori stanno costruendo una catena di fornitura efficace. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiede anni o addirittura decenni. Le decisioni tecniche e industriali dei prossimi anni determineranno 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.
