La computazione quantistica: il futuro dipende dal calcolo per watt

Il futuro della computazione quantistica non si gioca solo sul numero di qubit, ma soprattutto sulla quantità di calcolo utile per watt consumato, un parametro noto come compute-per-watt. Questa distinzione è cruciale per comprendere come la tecnologia possa evolversi e diventare economicamente sostenibile nel lungo termine.

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 (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center stanno già subendo una pressione crescente. Si stima che entro il 2030, l’AI raddoppierà i consumi di energia e acqua dei data center, rendendo ancora più urgente la questione dell’efficienza energetica.

Nel contesto dei processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico, lo sviluppo è ostacolato da vincoli pratici. I chip sono rimasti 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 l’efficienza. Così, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente dei qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento piuttosto che al calcolo utile, con conseguenze negative 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 nel settore dei pannelli solari, delle batterie e dei transistor. Attualmente, una macchina da un milione di qubit potrebbe costare tra i 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, 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 costruiscono la catena di fornitura. La creazione 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.