Wyścig w budowie potężnych, odpornych na błędy komputerów kwantowych (QCC) stoi przed krytycznym, często pomijanym wyzwaniem: zużyciem energii. Chociaż maszyny te obiecują rozwiązywać problemy, które przekraczają możliwości nawet najbardziej zaawansowanych superkomputerów, niektóre projekty mogą wymagać więcej energii niż najszybsze dostępne obecnie systemy.
Kompromis w zakresie energii: moc kontra praktyczność
Nowoczesne komputery kwantowe są małe, delikatne i podatne na błędy. Aby stać się naprawdę użytecznymi – zdolnymi do dokonywania przełomów w takich obszarach jak odkrywanie leków – muszą znacznie skalować się i osiągać tolerancję na błędy. Wiąże się to jednak ze znacznymi potencjalnymi kosztami. Wstępne szacunki wskazują, że niektóre projekty FCC mogą wymagać do 200 megawatów mocy, czyli więcej niż zużywają całe miasta. Dla porównania najszybszy superkomputer świata, El Capitan, pobiera około 20 megawatów – a to już spore obciążenie.
Ta rozbieżność nie jest jedynie kwestią skali. Różne metody tworzenia kubitów (kwantowych odpowiedników bitów) mają różny wpływ na zużycie energii. Niektóre projekty opierają się na ekstremalnym chłodzeniu (np. kubitach nadprzewodzących, które wymagają masywnego sprzętu chłodniczego), podczas gdy inne opierają się na precyzyjnych laserach i mikrofalach (uwięzionych jonach lub ultrazimnych atomach). Wszystko to przyczynia się do zwiększenia całkowitego śladu energetycznego.
Szacunki branżowe: szeroki zakres spożycia
Inicjatywa na rzecz energii kwantowej (QEI) szacuje, że przyszłe zapotrzebowanie FCC na energię może wynosić od 100 kilowatów do 200 megawatów. Firmy takie jak IBM przewidują, że ich wielkoskalowe FCC będą działać przy mocy około 2–3 megawatów, podczas gdy QuEra szacuje, że ich system będzie zużywał 100 kilowatów. Jednak pozostali główni gracze, w tym Google Quantum AI i Xanadu, odmówili komentarza na temat swoich prognoz zużycia energii.
Poza podstawową technologią kubitową złożoność zwiększa narzut związany z korekcją błędów. FCC wymagają stałego monitorowania i korekcji błędów, co zwiększa obciążenie elektroniczne. Ponadto czas, jaki musi uruchomić komputer kwantowy, aby wykonać zadanie, również wpływa na zużycie energii — mniejsza liczba kubitów może wymagać dłuższej pracy, co neguje potencjalne oszczędności.
Droga naprzód: standardy i punkty odniesienia
Aby stawić czoła temu wyzwaniu, branża obliczeń kwantowych potrzebuje standardowych punktów odniesienia do pomiaru i raportowania zużycia energii. QEI przewodzi wysiłkom w tym kierunku, a powiązane projekty są wdrażane zarówno w USA, jak i UE. Zmniejszenie śladu energetycznego to nie tylko bariera techniczna; jest to kluczowy czynnik decydujący o tym, które projekty zdominują rynek.
„Istnieje wiele opcji technicznych, które mogłyby pomóc w zmniejszeniu śladu energetycznego” – mówi Olivier Ezratty z QEI.
Rozwój energooszczędnych komputerów kwantowych jest wciąż na wczesnym etapie. W miarę rozwoju branży zrozumienie i minimalizacja zużycia energii będzie miało kluczowe znaczenie dla uwolnienia pełnego potencjału tej rewolucyjnej technologii.
