In Breve
- Qual è il fattore principale che determina la scalabilità del calcolo quantistico?
- La scalabilità dipende principalmente dall'efficienza energetica, ovvero dal compute-per-watt.
- Quali sono le sfide attuali per i processori a qubit?
- I processori a qubit superconduttori sono limitati da vincoli pratici e da un cablaggio di controllo che occupa gran parte della superficie.
- Cosa è necessario per rendere la computazione quantistica economicamente praticabile?
- È necessario ridurre il costo per qubit di almeno un fattore cento attraverso produzione in volumi e standardizzazione.
Il futuro della computazione quantistica si gioca su un aspetto cruciale: la quantità di calcolo utile per watt consumato, noto come compute-per-watt. Questo parametro si rivela più determinante del semplice conteggio dei qubit, specialmente 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 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.
Attualmente, i processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico, si trovano di fronte a vincoli pratici significativi. Da quasi un decennio, i chip sono rimasti intorno ai 100 qubit, poiché oltre il 90% della loro superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. La comune soluzione di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade, che peggiorano l’efficienza. Di conseguenza, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più velocemente dei qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento anziché al calcolo utile, con impatti negativi sul compute-per-watt.
Da un punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso le curve di esperienza: ogni raddoppio della produzione può abbassare il costo unitario in modo ripetuto, come dimostrato da settori come quello dei pannelli solari e delle batterie. 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 specializzazione della filiera, che includa processori, criogenia ed elettronica di controllo, oltre a una produzione industriale standardizzata. Oggi esistono molti dimostratori, ma pochi attori stanno costruendo la catena di fornitura necessaria. La creazione di una produzione industriale e di parti standard richiede anni o decenni, e 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.
