A vantagem energética dos computadores quânticos – análise de notícias sobre computação de alto desempenho | dentro do HPC

Por Yuval Boger, diretor de marketing, QuEra Computação Inc.

Embora os computadores quânticos sejam capazes de resolver problemas que nenhum supercomputador clássico consegue, o que acontece quando os sistemas quânticos simplesmente igualam o desempenho do clássico para certos problemas? Qual é o valor do quantum então?

Uma resposta convincente: eficiência energética.

Com base nos dados do Top500 lista dos supercomputadores mais poderosos do mundo, abaixo está o consumo de energia, em quilowatts, do nº. 1 sistema classificado para cada um dos últimos 20 anos:

A tabela e o gráfico revelam uma tendência crescente no consumo de energia, com alguns sistemas se aproximando de quase 30 megawatts. Além da pura energia consumida por esses gigantes computacionais, eles também produzem calor substancial, necessitando de energia adicional para resfriamento, elevando as pegadas de energia em geral.

De acordo com a US Energy Information Administration, o custo médio de eletricidade em fevereiro de 2023 para clientes comerciais foi de 12.77 centavos de dólar por quilowatt-hora. Para calcular o custo anual de eletricidade, primeiro precisamos converter o consumo de energia do supercomputador Frontier de quilowatts (KW) para quilowatts-hora (kWh) e depois multiplicar pelo custo por kWh:

• Conversão do consumo de energia para kWh por ano: 21,100 KW * 24 horas/dia * 365 dias/ano = 184,716,000 kWh/ano

• Calculando o custo: 184,716,000 kWh/ano * $ 0.1277/kWh = aproximadamente $ 23,589,392.20 por ano

Em contraste, sabemos de um computador quântico acessível ao público com mais de 250 qubits que consome menos de 10 KW, o que representa menos de 0.05% do consumo da Frontier. O uso de energia do sistema quântico não escala diretamente com o número de qubits, mas mesmo quando projetamos hipoteticamente um computador quântico com 10,000 qubits, estimamos que exigiria apenas 100 KW. Isso ainda seria menos de meio por cento do consumo de energia da Frontier.

Se esse computador quântico pudesse realizar apenas 5% das tarefas que a Frontier faz, poderia resultar em uma economia anual de mais de US$ 1 milhão e uma redução no consumo de energia de quase 10 gigawatts-hora por ano.

Bob Sorensen, vice-presidente sênior de pesquisa da Hyperion Research, comentou sobre isso em uma evento recente. “Quantos centros de HPC estão interessados ​​em potenciais economias de energia? A resposta é simples. Todos eles”, disse. “Enquanto a computação quântica puder permanecer nessa faixa de quilowatts e permanecer três ou quatro ordens de magnitude abaixo [dos HPCs clássicos], as oportunidades de poder para solução aqui são totalmente subestimadas em minha mente sobre o potencial dessa tecnologia.”

Muitas vezes ouvimos falar de “vantagem quântica”, quando os computadores quânticos superam suas contrapartes clássicas e resolvem problemas anteriormente intratáveis. Embora este seja um objetivo importante e nobre, um objetivo de curto prazo mais alcançável poderia ser a paridade de desempenho em uma fração do consumo de energia. Isso é semelhante à transição de carros movidos a gasolina para veículos elétricos (EVs), onde o objetivo não é necessariamente superar os carros tradicionais, mas fornecer uma experiência de direção comparável ao mesmo tempo em que reduz significativamente o impacto ambiental.

Governos e órgãos reguladores podem ter um papel importante a desempenhar para incentivar as empresas a adotar computadores quânticos como parte de seus programas de sustentabilidade. Eles podem, por exemplo, criar políticas que incentivem o uso de tecnologias energeticamente eficientes, como oferecer incentivos fiscais ou subsídios para empresas que investem em computação quântica. Os governos também podem financiar pesquisa e desenvolvimento em computação quântica, ajudando no avanço da tecnologia e tornando-a mais acessível às empresas, reduzindo o consumo de energia.

Os computadores quânticos podem inaugurar não apenas uma nova era de resolução de problemas computacionais, mas também uma abordagem mais sustentável e eficiente em termos de energia para a computação de alto desempenho, aproveitando seu imenso poder computacional de maneira ecológica. A Quantum promete um futuro onde o aumento da capacidade computacional não ocorre às custas dos recursos do nosso planeta. Este é o verdadeiro poder da computação quântica – um poder que vai além de qubits e algoritmos para incluir sustentabilidade e eficiência energética.

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