De race om krachtige, foutgecorrigeerde kwantumcomputers (FTQC’s) te bouwen wordt geconfronteerd met een cruciale, vaak over het hoofd geziene uitdaging: energieverbruik. Hoewel deze machines beloven problemen op te lossen die zelfs de meest geavanceerde supercomputers niet kunnen bereiken, vereisen sommige ontwerpen mogelijk meer elektriciteit dan de snelste systemen van vandaag.
De energie-afweging: kracht versus bruikbaarheid
De huidige kwantumcomputers zijn klein, kwetsbaar en gevoelig voor fouten. Om echt bruikbaar te worden – in staat tot doorbraken op terreinen als de ontdekking van medicijnen – moeten ze dramatisch opschalen en fouttolerantie bereiken. Dit brengt echter hoge potentiële kosten met zich mee. Voorlopige schattingen suggereren dat bepaalde FTQC-ontwerpen tot 200 megawatt aan stroom kunnen vergen, wat het verbruik van hele steden overtreft. Ter vergelijking: de snelste supercomputer ter wereld, El Capitan, heeft ongeveer 20 megawatt nodig – wat al een aanzienlijke belasting is.
Deze ongelijkheid is niet alleen een kwestie van schaal. De diverse methoden voor het bouwen van qubits (het kwantumequivalent van bits) sturen de energievraag op verschillende manieren aan. Sommige ontwerpen zijn afhankelijk van extreme koeling (zoals supergeleidende qubits, die enorme koeling nodig hebben), terwijl andere afhankelijk zijn van uiterst nauwkeurige lasers en microgolven (gevangen ionen of ultrakoude atomen). Deze dragen allemaal bij aan de totale energievoetafdruk.
Schattingen van de sector: een breed consumptiespectrum
Het Quantum Energy Initiative (QEI) schat dat de toekomstige energiebehoeften van de FTQC kunnen variëren van 100 kilowatt tot 200 megawatt. Bedrijven als IBM verwachten dat hun grootschalige FTQC’s ongeveer 2-3 megawatt zullen gebruiken, terwijl QuEra voor hun systeem 100 kilowatt schat. Andere grote spelers, waaronder Google Quantum AI en Xanadu, hebben echter geweigerd commentaar te geven op hun energieprognoses.
Naast de kerntechnologie van qubit zorgt de overhead van foutcorrectie voor extra complexiteit. FTQC’s vereisen constante monitoring en aansturing om fouten te corrigeren, waardoor de elektronische belasting toeneemt. Bovendien heeft de tijd die een kwantumcomputer moet draaien om een taak te voltooien ook invloed op het energieverbruik: minder qubits vereisen mogelijk een langere werking, waardoor potentiële besparingen teniet worden gedaan.
De weg voorwaarts: normen en benchmarks
Om deze uitdaging het hoofd te bieden heeft de quantumcomputerindustrie gestandaardiseerde benchmarks nodig voor het meten en rapporteren van het energieverbruik. QEI leidt de inspanningen in deze richting, en er lopen verwante projecten in zowel de VS als de EU. Het verkleinen van de energetische voetafdruk is niet alleen een technische hindernis; het is een cruciale factor bij het bepalen welke ontwerpen de markt zullen domineren.
“Er zijn heel veel technische opties die kunnen bijdragen aan het verkleinen van de energetische voetafdruk”, zegt Olivier Ezratty van QEI.
De ontwikkeling van energiezuinige kwantumcomputers bevindt zich nog in de beginfase. Naarmate de industrie volwassener wordt, zal het begrijpen en minimaliseren van het energieverbruik van cruciaal belang zijn om het volledige potentieel van deze revolutionaire technologie te ontsluiten.
