Der Wettlauf um den Bau leistungsstarker, fehlerkorrigierter Quantencomputer (FTQCs) steht vor einer entscheidenden, oft übersehenen Herausforderung: dem Energieverbrauch. Während diese Maschinen versprechen, Probleme zu lösen, die selbst die fortschrittlichsten Supercomputer nicht bewältigen können, benötigen einige Designs möglicherweise mehr Strom als die schnellsten Systeme von heute.
Der Energie-Kompromiss: Leistung vs. Praktikabilität
Aktuelle Quantencomputer sind klein, fragil und fehleranfällig. Um wirklich nützlich zu sein und in Bereichen wie der Arzneimittelforschung zu Durchbrüchen fähig zu sein, müssen sie drastisch skaliert werden und Fehlertoleranz erreichen. Allerdings ist dies mit hohen potenziellen Kosten verbunden. Vorläufige Schätzungen deuten darauf hin, dass bestimmte FTQC-Designs bis zu 200 Megawatt Strom benötigen könnten, was den Verbrauch ganzer Städte übersteigt. Zum Vergleich: Der schnellste Supercomputer der Welt, El Capitan, benötigt etwa 20 Megawatt – bereits eine beträchtliche Last.
Diese Ungleichheit ist nicht nur eine Frage der Größenordnung. Die verschiedenen Methoden zur Herstellung von Qubits (dem Quantenäquivalent von Bits) beeinflussen den Energiebedarf auf unterschiedliche Weise. Einige Designs basieren auf extremer Kühlung (z. B. supraleitende Qubits, die eine massive Kühlung erfordern), während andere auf hochpräzise Laser und Mikrowellen (eingefangene Ionen oder ultrakalte Atome) angewiesen sind. All dies trägt zum gesamten Stromverbrauch bei.
Branchenschätzungen: Ein breites Spektrum an Konsum
Die Quantum Energy Initiative (QEI) schätzt, dass der zukünftige FTQC-Energiebedarf zwischen 100 Kilowatt und 200 Megawatt liegen könnte. Firmen wie IBM gehen davon aus, dass ihre groß angelegten FTQCs eine Leistung von etwa 2 bis 3 Megawatt haben werden, während QuEra 100 Kilowatt für ihr System schätzt. Andere große Akteure, darunter Google Quantum AI und Xanadu, haben es jedoch abgelehnt, sich zu ihren Energieprognosen zu äußern.
Über die Kerntechnologie der Qubits hinaus erhöht der Aufwand der Fehlerkorrektur die Komplexität. FTQCs erfordern eine ständige Überwachung und Anleitung zur Fehlerkorrektur, was die elektronische Belastung erhöht. Darüber hinaus wirkt sich die Zeit, die ein Quantencomputer zur Erledigung einer Aufgabe benötigt, auch auf den Energieverbrauch aus – weniger Qubits erfordern möglicherweise einen längeren Betrieb, was potenzielle Einsparungen zunichte macht.
Der Weg nach vorne: Standards und Benchmarks
Um diese Herausforderung zu meistern, benötigt die Quantencomputerbranche standardisierte Benchmarks für die Messung und Berichterstattung des Energieverbrauchs. QEI ist führend in dieser Richtung und führt entsprechende Projekte sowohl in den USA als auch in der EU durch. Die Reduzierung des energetischen Fußabdrucks ist nicht nur eine technische Hürde; Dies ist ein entscheidender Faktor bei der Bestimmung, welche Designs den Markt dominieren werden.
„Es gibt viele, viele technische Optionen, die zur Reduzierung des energetischen Fußabdrucks beitragen könnten“, sagt Olivier Ezratty von QEI.
Die Entwicklung energieeffizienter Quantencomputer steckt noch in den Kinderschuhen. Mit zunehmender Reife der Branche werden das Verständnis und die Minimierung des Energieverbrauchs von größter Bedeutung sein, um das volle Potenzial dieser revolutionären Technologie auszuschöpfen.
