La ventaja energética de las computadoras cuánticas: análisis de noticias de computación de alto rendimiento | interiorHPC

Por Yuval Boger, director de marketing, QuEra Computación Inc.

Si bien las computadoras cuánticas finalmente podrán resolver problemas que ninguna supercomputadora clásica puede, ¿qué sucede cuando los sistemas cuánticos simplemente igualan el rendimiento de los clásicos para ciertos problemas? ¿Cuál es el valor de la cuántica entonces?

Una respuesta convincente: la eficiencia energética.

Basado en datos de la Top500 lista de las supercomputadoras más poderosas del mundo, a continuación se muestra el consumo de energía, en kilovatios, de la no. 1 sistema clasificado para cada uno de los últimos 20 años:

La tabla y el gráfico revelan una tendencia creciente en el consumo de energía, con algunos sistemas acercándose a casi 30 megavatios. Más allá de la pura potencia consumida por estos gigantes informáticos, también producen una cantidad considerable de calor, lo que requiere energía adicional para la refrigeración, lo que eleva las huellas energéticas generales.

Según la Administración de Información de Energía de EE. UU., el costo promedio de electricidad en febrero de 2023 para clientes comerciales fue de 12.77 centavos por kilovatio hora. Para calcular el costo anual de electricidad, primero debemos convertir el consumo de energía de la supercomputadora Frontier de kilovatios (KW) a kilovatios-hora (kWh), y luego multiplicar por el costo por kWh:

• Conversión del consumo de energía a kWh por año: 21,100 24 KW * 365 horas/día * 184,716,000 días/año = XNUMX XNUMX XNUMX kWh/año

• Calculando el costo: 184,716,000 kWh/año * $0.1277/kWh = aproximadamente $ 23,589,392.20 por año

Por el contrario, conocemos una computadora cuántica de acceso público con más de 250 qubits que consume menos de 10 KW, que es menos del 0.05 por ciento del consumo de Frontier. El uso de energía del sistema cuántico no se escala directamente con la cantidad de qubits, pero incluso cuando proyectamos hipotéticamente a una computadora cuántica con 10,000 qubits, estimamos que solo requeriría 100 KW. Esto aún sería menos del medio por ciento del consumo de energía de Frontier.

Si esa computadora cuántica pudiera realizar solo el 5 por ciento de las tareas que hace Frontier, podría generar ahorros anuales de más de $ 1 millón y una reducción en el consumo de energía de casi 10 gigavatios-hora por año.

Bob Sorensen, vicepresidente senior de investigación de Hyperion Research, comentó sobre esto en una evento reciente. “¿Cuántos centros de HPC están interesados ​​en el ahorro potencial de energía? La respuesta es simple. Todos ellos”, dijo. “Mientras la computación cuántica pueda permanecer en ese rango de kilovatios y permanecer tres o cuatro órdenes de magnitud por debajo [de las HPC clásicas], las oportunidades de poder a la solución aquí no son apreciadas en absoluto en mi opinión sobre el potencial de esta tecnología”.

A menudo escuchamos sobre la "ventaja cuántica", cuando las computadoras cuánticas superan a sus contrapartes clásicas y resuelven problemas previamente intratables. Si bien este es un objetivo importante y noble, un objetivo a corto plazo más alcanzable podría ser la paridad de rendimiento en una fracción del consumo de energía. Esto es similar a la transición de los automóviles a gasolina a los vehículos eléctricos (EV), donde el objetivo no es necesariamente superar a los automóviles tradicionales, sino brindar una experiencia de conducción comparable y reducir significativamente el impacto ambiental.

Los gobiernos y los organismos reguladores podrían desempeñar un papel importante para alentar a las empresas a adoptar computadoras cuánticas como parte de sus programas de sostenibilidad. Pueden, por ejemplo, crear políticas que incentiven el uso de tecnologías energéticamente eficientes, como ofrecer exenciones fiscales o subvenciones a las empresas que invierten en computación cuántica. Los gobiernos también pueden financiar la investigación y el desarrollo en computación cuántica, ayudando a hacer avanzar la tecnología y haciéndola más accesible para las empresas, reduciendo el consumo de energía.

Las computadoras cuánticas podrían marcar el comienzo no solo de una nueva era de resolución de problemas computacionales, sino también de un enfoque más sostenible y energéticamente eficiente para la computación de alto rendimiento, aprovechando su inmenso poder computacional de una manera ecológica. Quantum promete un futuro en el que una mayor capacidad computacional no se produzca a expensas de los recursos de nuestro planeta. Este es el verdadero poder de la computación cuántica, un poder que va más allá de los qubits y los algoritmos para incluir la sostenibilidad y la eficiencia energética.

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• Fuente: https://insidehpc.com/2023/06/the-energy-advantage-of-quantum-computers/