Il vantaggio energetico dei computer quantistici: analisi delle notizie sul calcolo ad alte prestazioni | insideHPC

Di Yuval Boger, direttore marketing, QuEra Computing Inc.

Mentre i computer quantistici alla fine saranno in grado di risolvere problemi che nessun supercomputer classico può fare, cosa succede quando i sistemi quantistici si limitano a eguagliare le prestazioni del classico per determinati problemi? Qual è il valore del quanto allora?

Una risposta convincente: l'efficienza energetica.

Sulla base dei dati del Top500 elenco dei supercomputer più potenti al mondo, di seguito è riportato il consumo energetico, in kilowatt, del n. 1 sistema classificato per ciascuno degli ultimi 20 anni:

La tabella e il grafico rivelano una tendenza all'aumento del consumo energetico, con alcuni sistemi che si avvicinano a quasi 30 megawatt. Oltre alla pura potenza consumata da questi colossi computazionali, producono anche un notevole calore, che richiede energia aggiuntiva per il raffreddamento, aumentando l'impronta energetica complessiva.

Secondo la US Energy Information Administration, il costo medio dell'elettricità nel febbraio 2023 per i clienti commerciali era di 12.77 centesimi per chilowattora. Per calcolare il costo annuale dell'elettricità, dobbiamo prima convertire il consumo energetico del supercomputer Frontier da chilowatt (KW) a chilowattora (kWh), quindi moltiplicare per il costo per kWh:

• Conversione del consumo energetico in kWh all'anno: 21,100 KW * 24 ore/giorno * 365 giorni/anno = 184,716,000 kWh/anno

• Calcolo del costo: 184,716,000 kWh/anno * $ 0.1277/kWh = circa $ 23,589,392.20 all'anno

Al contrario, sappiamo di un computer quantistico accessibile al pubblico con più di 250 qubit che consuma meno di 10 KW, ovvero meno dello 0.05% del consumo di Frontier. L'utilizzo di energia del sistema quantistico non scala direttamente con il numero di qubit, ma anche quando ipoteticamente proiettiamo su un computer quantistico con 10,000 qubit, stimiamo che richiederebbe solo 100 KW. Questo sarebbe ancora meno del mezzo percento del consumo energetico di Frontier.

Se quel computer quantistico potesse eseguire solo il 5 percento delle attività svolte da Frontier, potrebbe comportare un risparmio annuo di oltre 1 milione di dollari e una riduzione del consumo energetico di quasi 10 gigawattora all'anno.

Bob Sorensen, vicepresidente senior della ricerca presso Hyperion Research, ha commentato questo in a evento recente. “Quanti centri HPC sono interessati ai potenziali risparmi energetici? La risposta è semplice. Tutti loro”, ha detto. "Finché il calcolo quantistico può rimanere in quell'intervallo di kilowatt e rimanere tre o quattro ordini di grandezza al di sotto [dei classici HPC], le opportunità di power-to-solution qui sono del tutto non apprezzate nella mia mente riguardo al potenziale di questa tecnologia".

Sentiamo spesso parlare di "vantaggio quantistico", quando i computer quantistici superano le loro controparti classiche e risolvono problemi precedentemente intrattabili. Sebbene questo sia un obiettivo importante e nobile, un obiettivo a breve termine più raggiungibile potrebbe essere la parità di prestazioni a una frazione del consumo energetico. Questo è simile alla transizione dalle auto a benzina ai veicoli elettrici (EV), in cui l'obiettivo non è necessariamente quello di superare le auto tradizionali, ma di fornire un'esperienza di guida comparabile riducendo significativamente l'impatto ambientale.

I governi e gli organismi di regolamentazione potrebbero svolgere un ruolo importante nell'incoraggiare le aziende ad adottare computer quantistici come parte dei loro programmi di sostenibilità. Possono, ad esempio, creare politiche che incentivino l'uso di tecnologie ad alta efficienza energetica, come offrire agevolazioni fiscali o sovvenzioni alle aziende che investono nell'informatica quantistica. I governi possono anche finanziare la ricerca e lo sviluppo nell'informatica quantistica, contribuendo a far progredire la tecnologia e renderla più accessibile alle imprese, riducendo il consumo di energia.

I computer quantistici potrebbero inaugurare non solo una nuova era di risoluzione dei problemi computazionali, ma anche un approccio più sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico al calcolo ad alte prestazioni, sfruttando la loro immensa potenza computazionale in modo ecologico. Quantum promette un futuro in cui una maggiore capacità computazionale non andrà a scapito delle risorse del nostro pianeta. Questo è il vero potere del calcolo quantistico, un potere che va oltre i qubit e gli algoritmi per includere la sostenibilità e l'efficienza energetica.

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