ข้อได้เปรียบด้านพลังงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม – การวิเคราะห์ข่าวคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง | ภายใน HPC

โดย Yuval Boger ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายการตลาด QuEra คอมพิวเตอร์อิงค์

แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถแก้ปัญหาที่ไม่มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกสามารถทำได้ในท้ายที่สุด จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อระบบควอนตัมเพียงแต่จับคู่ประสิทธิภาพของคลาสสิกสำหรับปัญหาบางอย่างเท่านั้น แล้วค่าควอนตัมเป็นเท่าไหร่?

คำตอบที่น่าสนใจประการหนึ่ง: ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ขึ้นอยู่กับข้อมูลจากไฟล์ Top500 รายชื่อซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก ด้านล่างคือการใช้พลังงานในหน่วยกิโลวัตต์ อันดับ 1 ระบบในแต่ละช่วง 20 ปีที่ผ่านมา:

ตารางและกราฟเผยให้เห็นแนวโน้มการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น โดยบางระบบมีกำลังเกือบเกือบ 30 เมกะวัตต์ นอกเหนือจากพลังงานที่แท้จริงที่ใช้โดยยักษ์ใหญ่ด้านการคำนวณเหล่านี้แล้ว พวกมันยังผลิตความร้อนจำนวนมาก ซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมในการทำความเย็น ซึ่งช่วยยกระดับการปล่อยพลังงานโดยรวม

จากข้อมูลของสำนักงานสารสนเทศด้านพลังงานของสหรัฐอเมริกา ค่าไฟฟ้าเฉลี่ยในเดือนกุมภาพันธ์ 2023 สำหรับลูกค้าเชิงพาณิชย์อยู่ที่ 12.77 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในการคำนวณค่าไฟฟ้าต่อปี อันดับแรกเราต้องแปลงการใช้พลังงานของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Frontier จากกิโลวัตต์ (KW) เป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง (kWh) แล้วคูณด้วยต้นทุนต่อ kWh:

• การแปลงการใช้พลังงานเป็น kWh ต่อปี: 21,100 KW * 24 ชั่วโมง/วัน * 365 วัน/ปี = 184,716,000 kWh/ปี

• กำลังคำนวณต้นทุน: 184,716,000 kWh/ปี * 0.1277 USD/kWh = ประมาณ $ 23,589,392.20 al año

ในทางตรงกันข้าม เรารู้จักคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่เข้าถึงได้แบบสาธารณะซึ่งมีมากกว่า 250 คิวบิตซึ่งกินไฟน้อยกว่า 10 กิโลวัตต์ ซึ่งน้อยกว่า 0.05 เปอร์เซ็นต์ของการบริโภคของ Frontier การใช้พลังงานของระบบควอนตัมไม่ได้ปรับขนาดโดยตรงกับจำนวนคิวบิต แต่แม้ว่าเราจะฉายภาพไปยังคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี 10,000 คิวบิตตามสมมุติฐาน เราก็ประมาณการว่าต้องใช้พลังงานเพียง 100 กิโลวัตต์เท่านั้น นี่จะยังคงน้อยกว่าครึ่งเปอร์เซ็นต์ของการใช้พลังงานของ Frontier

หากคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำงานได้เพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของงานที่ Frontier ทำ อาจส่งผลให้ประหยัดเงินได้มากกว่า 1 ล้านเหรียญต่อปี และลดการใช้พลังงานได้เกือบ 10 กิกะวัตต์-ชั่วโมงต่อปี

Bob Sorensen รองประธานอาวุโสฝ่ายวิจัยของ Hyperion Research กล่าวถึงเรื่องนี้ที่ เหตุการณ์ล่าสุด. “ศูนย์ HPC มีกี่แห่งที่สนใจเรื่องการประหยัดพลังงาน? คำตอบนั้นง่าย ทั้งหมด” เขากล่าว “ตราบเท่าที่การประมวลผลควอนตัมสามารถอยู่ในช่วงกิโลวัตต์นั้นและรักษาระดับที่ต่ำกว่า [HPC แบบคลาสสิกได้สามหรือสี่ลำดับ] โอกาสในการใช้พลังงานในการแก้ปัญหาที่นี่กลับไม่ได้รับการชื่นชมโดยสิ้นเชิงในใจของฉันเกี่ยวกับศักยภาพของเทคโนโลยีนี้”

เรามักจะได้ยินเรื่อง "ข้อได้เปรียบทางควอนตัม" เมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกและแก้ไขปัญหาที่ยากจะแก้ไขก่อนหน้านี้ แม้ว่านี่จะเป็นเป้าหมายที่สำคัญและสูงส่ง แต่เป้าหมายในระยะสั้นที่สามารถบรรลุได้มากกว่านั้นอาจเป็นความเท่าเทียมกันของประสิทธิภาพโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย สิ่งนี้คล้ายกับการเปลี่ยนจากรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินไปเป็นรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ซึ่งเป้าหมายไม่จำเป็นต้องเหนือกว่ารถยนต์ทั่วไป แต่เพื่อมอบประสบการณ์การขับขี่ที่เทียบเคียงได้ในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ

รัฐบาลและหน่วยงานกำกับดูแลอาจมีบทบาทสำคัญในการสนับสนุนให้ธุรกิจต่างๆ นำคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการความยั่งยืน ตัวอย่างเช่น พวกเขาสามารถสร้างนโยบายที่จูงใจให้ใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงาน เช่น การเสนอการลดหย่อนภาษีหรือเงินช่วยเหลือให้กับบริษัทที่ลงทุนในการประมวลผลควอนตัม รัฐบาลยังสามารถให้ทุนสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งช่วยพัฒนาเทคโนโลยีและทำให้ธุรกิจต่างๆ เข้าถึงได้มากขึ้น และลดการใช้พลังงาน

คอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่เพียงแต่จะนำไปสู่ยุคใหม่ของการแก้ปัญหาทางคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางที่ยั่งยืนและประหยัดพลังงานมากขึ้นสำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูง โดยใช้ประโยชน์จากพลังการคำนวณอันมหาศาลในลักษณะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Quantum สัญญาถึงอนาคตที่ความสามารถในการคำนวณที่เพิ่มขึ้นไม่ได้มาทำให้ทรัพยากรของโลกของเราเสียหาย นี่คือพลังที่แท้จริงของการประมวลผลควอนตัม ซึ่งเป็นพลังที่นอกเหนือไปจากคิวบิตและอัลกอริธึมเพื่อรวมความยั่งยืนและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
• เพลโตESG. ยานยนต์ / EVs, คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
• BlockOffsets การปรับปรุงการเป็นเจ้าของออฟเซ็ตด้านสิ่งแวดล้อมให้ทันสมัย เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://insidehpc.com/2023/06/the-energy-advantage-of-quantum-computers/