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

La computazione quantistica, una delle frontiere più avanzate della tecnologia, sta attraversando una fase cruciale in cui la sua scalabilità dipende più dalla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt) che dal semplice conteggio dei qubit. Questo cambiamento di paradigma è fondamentale per comprendere le sfide e le opportunità future di questa tecnologia.

Il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato 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, l’AI raddoppierà i consumi di energia e acqua dei data center, ponendo interrogativi sulla sostenibilità di tali sviluppi.

Nel contesto dei processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per la computazione quantistica, lo sviluppo ha subito un rallentamento a causa di vincoli pratici. Attualmente, i chip sono rimasti intorno ai 100 qubit per quasi un decennio, principalmente perché oltre il 90% della superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. Inoltre, la pratica comune di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade che compromettono l’efficienza. 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 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 costerebbe 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. 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, caratterizzata da una specializzazione della filiera che comprende processori, criogenia ed elettronica di controllo, insieme a una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono molti dimostratori e pochi attori che costruiscono la catena di fornitura. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiede 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.