A corrida para construir computadores quânticos poderosos e com correção de erros (FTQCs) enfrenta um desafio crítico, muitas vezes esquecido: o consumo de energia. Embora estas máquinas prometam resolver problemas que estão além do alcance até mesmo dos supercomputadores mais avançados, alguns projetos podem exigir mais eletricidade do que os sistemas mais rápidos de hoje.
A compensação de energia: potência versus praticidade
Os computadores quânticos atuais são pequenos, frágeis e sujeitos a erros. Para se tornarem verdadeiramente úteis – capazes de realizar avanços em áreas como a descoberta de medicamentos – devem aumentar dramaticamente e alcançar tolerância a falhas. No entanto, isso tem um custo potencial elevado. Estimativas preliminares sugerem que certos projetos de FTQC poderiam exigir até 200 megawatts de energia, excedendo o consumo de cidades inteiras. Para efeito de comparação, o supercomputador mais rápido do mundo, El Capitan, precisa de cerca de 20 megawatts – o que já é uma carga significativa.
Essa disparidade não é apenas uma questão de escala. Os diversos métodos para construir qubits (o equivalente quântico dos bits) impulsionam as demandas de energia de diferentes maneiras. Alguns projetos dependem de resfriamento extremo (como qubits supercondutores, que necessitam de refrigeração massiva), enquanto outros dependem de lasers e microondas de alta precisão (íons presos ou átomos ultrafrios). Tudo isso contribui para a pegada energética geral.
Estimativas da indústria: um amplo espectro de consumo
A Quantum Energy Initiative (QEI) estima que as necessidades futuras de energia do FTQC poderão variar de 100 quilowatts a 200 megawatts. Empresas como a IBM projetam que seus FTQCs de grande escala operarão em torno de 2 a 3 megawatts, enquanto a QuEra estima 100 quilowatts para seu sistema. No entanto, outros grandes intervenientes, incluindo Google Quantum AI e Xanadu, recusaram-se a comentar as suas projeções energéticas.
Além da tecnologia qubit central, a sobrecarga da correção de erros adiciona complexidade. Os FTQCs requerem monitoramento e direcionamento constante para corrigir erros, aumentando a carga eletrônica. Além disso, o tempo que um computador quântico deve funcionar para concluir uma tarefa também afeta o uso de energia – menos qubits podem exigir uma operação mais longa, anulando possíveis economias.
O caminho a seguir: padrões e benchmarks
Para enfrentar este desafio, a indústria da computação quântica precisa de parâmetros de referência padronizados para medir e reportar o consumo de energia. A QEI está a liderar esforços nesta direção, com projetos relacionados em curso nos EUA e na UE. A redução da pegada energética não é apenas um obstáculo técnico; é um fator crítico para determinar quais designs dominarão o mercado.
“Existem muitas, muitas opções técnicas que poderiam funcionar a favor da redução da pegada energética”, afirma Olivier Ezratty da QEI.
O desenvolvimento de computadores quânticos com eficiência energética ainda está em seus estágios iniciais. À medida que a indústria amadurece, compreender e minimizar o consumo de energia será fundamental para desbloquear todo o potencial desta tecnologia revolucionária.
