Гонка за созданием мощных, устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров (ФКК) сталкивается с критическим, часто упускаемым из виду вызовом: потребление энергии. Хотя эти машины обещают решать задачи, непосильные даже самым продвинутым суперкомпьютерам, некоторые конструкции могут потребовать больше электричества, чем самые быстрые системы, существующие сегодня.
Энергетический компромисс: мощность против практичности
Современные квантовые компьютеры малы, хрупки и склонны к ошибкам. Чтобы стать по-настоящему полезными — способными совершать прорывы в таких областях, как открытие лекарств — они должны значительно масштабироваться и достичь отказоустойчивости. Однако это сопряжено с серьезными потенциальными затратами. Предварительные оценки показывают, что определенные конструкции ФКК могут потребовать до 200 мегаватт мощности, что превышает потребление целых городов. Для сравнения, самый быстрый в мире суперкомпьютер El Capitan потребляет около 20 мегаватт — и это уже значительная нагрузка.
Это несоответствие — не просто вопрос масштаба. Различные методы создания кубитов (квантового эквивалента битов) по-разному влияют на потребление энергии. Некоторые конструкции полагаются на экстремальное охлаждение (например, сверхпроводящие кубиты, требующие массивного холодильного оборудования), в то время как другие зависят от высокоточных лазеров и микроволн (захваченные ионы или сверххолодные атомы). Все это способствует увеличению общего энергетического следа.
Оценки отрасли: широкий спектр потребления
Quantum Energy Initiative (QEI) оценивает, что будущие потребности ФКК в энергии могут варьироваться от 100 киловатт до 200 мегаватт. Такие компании, как IBM, прогнозируют, что их крупномасштабные ФКК будут работать с мощностью около 2–3 мегаватт, в то время как QuEra оценивает 100 киловатт для своей системы. Однако другие крупные игроки, включая Google Quantum AI и Xanadu, отказались комментировать свои прогнозы потребления энергии.
Помимо основной технологии кубитов, накладные расходы на коррекцию ошибок добавляют сложности. ФКК требуют постоянного мониторинга и корректировки ошибок, что увеличивает электронную нагрузку. Кроме того, время, в течение которого квантовый компьютер должен работать для выполнения задачи, также влияет на потребление энергии — меньшее количество кубитов может потребовать более длительной работы, что нивелирует потенциальную экономию.
Путь вперед: стандарты и бенчмарки
Чтобы справиться с этой проблемой, квантовой вычислительной отрасли необходимы стандартизированные бенчмарки для измерения и отчетности о потреблении энергии. QEI возглавляет усилия в этом направлении, и соответствующие проекты реализуются как в США, так и в ЕС. Снижение энергетического следа — не просто технический барьер; это критический фактор, определяющий, какие конструкции будут доминировать на рынке.
«Существует множество технических вариантов, которые могут сработать в пользу снижения энергетического следа», — говорит Оливье Эзратти из QEI.
Разработка энергоэффективных квантовых компьютеров все еще находится на ранней стадии. По мере развития отрасли понимание и минимизация потребления энергии будут иметь первостепенное значение для раскрытия полного потенциала этой революционной технологии.
