La scalabilità della computazione quantistica: il ruolo cruciale del compute-per-watt

La computazione quantistica sta emergendo come una delle tecnologie più promettenti del nostro tempo, ma il suo sviluppo commerciale potrebbe dipendere più dall’efficienza energetica, misurata in termini di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt), piuttosto che dal semplice conteggio dei qubit. Questa nuova prospettiva offre un’analisi approfondita delle sfide e delle opportunità che caratterizzano questo settore in rapida evoluzione.

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’aumento della domanda di intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center stanno già subendo pressioni significative. Le proiezioni indicano che entro il 2030, il consumo di energia e acqua dei data center potrebbe raddoppiare a causa dell’AI.

Nel contesto dei processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico, lo sviluppo sta affrontando vincoli pratici. I chip sono rimasti stagnanti attorno 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 collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade, che compromettono ulteriormente l’efficienza. Di conseguenza, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente del numero di qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento anziché al calcolo utile, con ricadute negative sul compute-per-watt.

Dal punto di vista economico, è cruciale ridurre i costi attraverso le curve di esperienza: ogni raddoppio della produzione può abbassare il costo unitario in modo ripetuto, come dimostrato nel settore dei pannelli solari, delle batterie e dei 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, 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, 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 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 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.