Il Futuro della Computazione Quantistica: Oltre i Qubit, il Compute-per-Watt

La computazione quantistica si sta affermando come una delle tecnologie più promettenti del futuro, ma il suo sviluppo commerciale potrebbe dipendere più dalla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt) che dal semplice conteggio dei qubit. Questo cambiamento di paradigma è cruciale per comprendere le sfide e le opportunità che questa tecnologia presenta.

Attualmente, il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è dominato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia. La crescita dell’intelligenza artificiale (AI) ha già messo sotto pressione le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center. Si stima che entro il 2030, l’AI raddoppierà i consumi di energia e acqua dei data center, rendendo ancora più urgente l’ottimizzazione dell’efficienza energetica nella computazione quantistica.

Nel contesto dei processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico, lo sviluppo è attualmente ostacolato da vincoli pratici. I chip sono rimasti intorno ai 100 qubit per quasi un decennio, poiché oltre il 90% della superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. Inoltre, la pratica comune di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade che compromettono l’efficienza: il lavoro necessario a mantenere il sistema cresce più rapidamente dei qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento piuttosto che al calcolo utile, con ripercussioni negative sul compute-per-watt.

Da un punto di vista economico, è cruciale abbattere i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione può ridurre il costo unitario, come dimostrato nel caso di pannelli solari, batterie e transistor. Attualmente, una macchina da un milione di qubit costerebbe tra 100 miliardi e un trilione di dollari. Per rendere la computazione quantistica economicamente praticabile, il costo per qubit deve ridursi di almeno un fattore cento, un obiettivo che richiede produzione in volumi, parti standardizzate e progressi composti, non solo dimostrazioni di laboratorio.

Per raggiungere queste economie, è necessaria un’architettura aperta e stratificata, con specializzazione della filiera, che comprenda processori, criogenia ed elettronica di controllo, oltre a una produzione industriale standardizzata. Attualmente, esistono molti dimostratori, ma pochi attori stanno costruendo la catena di fornitura necessaria. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni o decenni. Le scelte tecniche e industriali dei prossimi anni determineranno se sarà possibile ottenere processori con ordini di grandezza superiori di compute-per-watt, rendendo così la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.