量子计算机的能源优势——高性能计算新闻分析| 内部HPC

作者：尤瓦尔·博格（Yuval Boger），首席营销官 QuEra计算公司

虽然量子计算机最终将能够解决经典超级计算机无法解决的问题，但当量子系统在某些问题上仅与经典计算机的性能相匹配时会发生什么？ 那么量子的价值是什么呢？

一个令人信服的答案是：能源效率。

根据来自 Top500 世界上最强大的超级计算机列表，下面是排名第一的超级计算机的能耗（以千瓦为单位）。 过去 1 年每年排名系统 20：

该表格和图表揭示了能源消耗的上升趋势，一些系统接近 30 兆瓦。 除了这些计算庞然大物消耗的绝对功率之外，它们还产生大量热量，需要额外的能量来冷却，从而提高了总体能源足迹。

根据美国能源信息署的数据，2023年12.77月商业客户的平均电费为每千瓦时XNUMX美分。 为了计算每年的电费，我们首先需要将Frontier超级计算机的功耗从千瓦（KW）转换为千瓦时（kWh），然后乘以每千瓦时的成本：

• 将耗电量换算为每年千瓦时：21,100 千瓦 * 24 小时/天 * 365 天/年 = 184,716,000 千瓦时/年

• 计算成本：184,716,000 kWh/年 * 0.1277 美元/kWh = 大约 $ 23,589,392.20每年

相比之下，我们知道有一台可公开访问的量子计算机，拥有超过 250 个量子位，其功耗不到 10 千瓦，不到 Frontier 功耗的 0.05%。 量子系统的能源使用并不直接与量子位的数量成正比，但即使我们假设投影到具有 10,000 个量子位的量子计算机，我们估计也只需要 100 千瓦。 这仍然不到 Frontier 功耗的百分之半。

如果该量子计算机只能执行 Frontier 所执行任务的 5%，那么每年就可以节省超过 1 万美元，并减少近 10 吉瓦时的能源消耗。

Hyperion Research 研究高级副总裁 Bob Sorensen 在一次会议上对此发表了评论 最近事件。 “有多少 HPC 中心对潜在的节能感兴趣？ 答案很简单。 他们所有人”，他说。 “只要量子计算能够保持在千瓦范围内，并保持比[经典高性能计算]低三到四个数量级，在我看来，这项技术的潜力就完全不被认为是从电力到解决方案的机会。”

我们经常听说“量子优势”，即量子计算机超越经典计算机并解决以前棘手的问题。 虽然这是一个重要而崇高的目标，但更容易实现的近期目标可能是以一小部分能源消耗实现性能平价。 这类似于从汽油动力汽车到电动汽车 (EV) 的过渡，其目标不一定是超越传统汽车，而是提供可比的驾驶体验，同时显着减少对环境的影响。

政府和监管机构可以在鼓励企业采用量子计算机作为其可持续发展计划的一部分方面发挥重要作用。 例如，他们可以制定鼓励使用节能技术的政策，例如向投资量子计算的公司提供税收减免或补助。 政府还可以资助量子计算的研究和开发，帮助推进该技术并使企业更容易使用该技术，从而降低能源消耗。

量子计算机不仅可以开创计算问题解决的新时代，而且可以开辟一种更可持续、更节能的高性能计算方法，以环保的方式利用其巨大的计算能力。 量子承诺未来计算能力的提高不会以牺牲地球资源为代价。 这是量子计算的真正力量——这种力量超越了量子位和算法，包括可持续性和能源效率。

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