Το ενεργειακό πλεονέκτημα των κβαντικών υπολογιστών – Ανάλυση ειδήσεων Υπολογιστικής Υψηλής Απόδοσης | μέσα HPC

Από τον Yuval Boger, Chief Marketing Officer, QuEra Computing Inc.

Ενώ οι κβαντικοί υπολογιστές θα είναι τελικά σε θέση να λύσουν προβλήματα που κανένας κλασικός υπερυπολογιστής δεν μπορεί, τι συμβαίνει όταν τα κβαντικά συστήματα απλώς ταιριάζουν με την απόδοση του κλασικού για ορισμένα προβλήματα; Ποια είναι η τιμή του κβαντικού τότε;

Μια συναρπαστική απάντηση: ενεργειακή απόδοση.

Με βάση δεδομένα από το Top500 λίστα με τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές του κόσμου, παρακάτω είναι η κατανάλωση ενέργειας, σε κιλοβάτ, του αρ. 1 σύστημα κατάταξης για καθένα από τα τελευταία 20 χρόνια:

Ο πίνακας και το γράφημα αποκαλύπτουν μια ανοδική τάση στην κατανάλωση ενέργειας, με ορισμένα συστήματα να πλησιάζουν σχεδόν τα 30 μεγαβάτ. Πέρα από την καθαρή ισχύ που καταναλώνουν αυτά τα υπολογιστικά μεγαθήρια, παράγουν επίσης σημαντική θερμότητα, απαιτώντας πρόσθετη ενέργεια για ψύξη, αυξάνοντας τα συνολικά ενεργειακά αποτυπώματα.

Σύμφωνα με την Υπηρεσία Ενεργειακών Πληροφοριών των ΗΠΑ, το μέσο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας τον Φεβρουάριο του 2023 για τους εμπορικούς πελάτες ήταν 12.77 σεντ ανά κιλοβατώρα. Για να υπολογίσουμε το ετήσιο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας, πρέπει πρώτα να μετατρέψουμε την κατανάλωση ενέργειας του υπερυπολογιστή Frontier από κιλοβάτ (KW) σε κιλοβατώρες (kWh) και στη συνέχεια να πολλαπλασιάσουμε με το κόστος ανά kWh:

• Μετατροπή κατανάλωσης ισχύος σε kWh ανά έτος: 21,100 KW * 24 ώρες/ημέρα * 365 ημέρες/έτος = 184,716,000 kWh/έτος

• Υπολογισμός του κόστους: 184,716,000 kWh/έτος * 0.1277 $/kWh = περίπου 23,589,392.20 $ ανά έτος

Αντίθετα, γνωρίζουμε έναν δημόσια προσβάσιμο κβαντικό υπολογιστή με περισσότερα από 250 qubits που καταναλώνει λιγότερο από 10 KW, που είναι λιγότερο από το 0.05 τοις εκατό της κατανάλωσης της Frontier. Η χρήση ενέργειας του κβαντικού συστήματος δεν κλιμακώνεται άμεσα με τον αριθμό των qubits, αλλά ακόμη και όταν προβάλλουμε υποθετικά σε έναν κβαντικό υπολογιστή με 10,000 qubits, υπολογίζουμε ότι θα απαιτούσε μόνο 100 KW. Αυτό θα ήταν ακόμα λιγότερο από το μισό τοις εκατό της κατανάλωσης ενέργειας του Frontier.

Εάν αυτός ο κβαντικός υπολογιστής μπορούσε να εκτελέσει μόλις το 5 τοις εκατό των εργασιών που κάνει η Frontier, θα μπορούσε να οδηγήσει σε ετήσια εξοικονόμηση άνω του 1 εκατομμυρίου δολαρίων και μείωση της κατανάλωσης ενέργειας κατά σχεδόν 10 γιγαβατώρες ετησίως.

Ο Bob Sorensen, Ανώτερος Αντιπρόεδρος Έρευνας στην Hyperion Research, παρατήρησε επ' αυτού στο α πρόσφατο συμβάν. «Πόσα κέντρα HPC ενδιαφέρονται για πιθανή εξοικονόμηση ενέργειας; Η απάντηση είναι απλή. Όλοι αυτοί», είπε. «Εφόσον ο κβαντικός υπολογιστής μπορεί να παραμείνει σε αυτό το εύρος κιλοβάτ και να παραμείνει τρεις ή τέσσερις τάξεις μεγέθους κάτω από [τα κλασικά HPC], οι ευκαιρίες από την ισχύ στη λύση εδώ δεν εκτιμώνται καθόλου στο μυαλό μου σχετικά με τις δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας».

Συχνά ακούμε για «κβαντικό πλεονέκτημα», όταν οι κβαντικοί υπολογιστές υπερτερούν των κλασσικών ομολόγων τους και λύνουν προβλήματα που προηγουμένως δεν ήταν δυσεπίλυτα. Ενώ αυτός είναι ένας σημαντικός και ευγενής στόχος, ένας πιο εφικτός βραχυπρόθεσμος στόχος θα μπορούσε να είναι η ισοτιμία απόδοσης σε ένα κλάσμα της κατανάλωσης ενέργειας. Αυτό είναι παρόμοιο με τη μετάβαση από τα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα στα ηλεκτρικά οχήματα (EV), όπου ο στόχος δεν είναι απαραιτήτως να ξεπεράσουμε τα παραδοσιακά αυτοκίνητα, αλλά να προσφέρουμε συγκρίσιμη οδηγική εμπειρία με ταυτόχρονη σημαντική μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων.

Οι κυβερνήσεις και οι ρυθμιστικοί φορείς θα μπορούσαν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στην ενθάρρυνση των επιχειρήσεων να υιοθετήσουν κβαντικούς υπολογιστές ως μέρος των προγραμμάτων βιωσιμότητας τους. Μπορούν, για παράδειγμα, να δημιουργήσουν πολιτικές που δίνουν κίνητρα για τη χρήση ενεργειακά αποδοτικών τεχνολογιών, όπως η προσφορά φορολογικών ελαφρύνσεων ή επιχορηγήσεων σε εταιρείες που επενδύουν στον κβαντικό υπολογισμό. Οι κυβερνήσεις μπορούν επίσης να χρηματοδοτήσουν την έρευνα και την ανάπτυξη στον κβαντικό υπολογισμό, συμβάλλοντας στην πρόοδο της τεχνολογίας και να γίνει πιο προσιτή στις επιχειρήσεις, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας.

Οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να εγκαινιάσουν όχι μόνο μια νέα εποχή υπολογιστικής επίλυσης προβλημάτων, αλλά και μια πιο βιώσιμη, ενεργειακά αποδοτική προσέγγιση στους υπολογιστές υψηλής απόδοσης, αξιοποιώντας την τεράστια υπολογιστική τους ισχύ με φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Το Quantum υπόσχεται ένα μέλλον όπου η αυξημένη υπολογιστική ικανότητα δεν έρχεται σε βάρος των πόρων του πλανήτη μας. Αυτή είναι η πραγματική δύναμη του κβαντικού υπολογισμού – μια ισχύς που υπερβαίνει τα qubits και τους αλγόριθμους για να συμπεριλάβει τη βιωσιμότητα και την ενεργειακή απόδοση.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Αυτοκίνητο / EVs, Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• BlockOffsets. Εκσυγχρονισμός της περιβαλλοντικής αντιστάθμισης ιδιοκτησίας. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://insidehpc.com/2023/06/the-energy-advantage-of-quantum-computers/