La Scalabilità della Computazione Quantistica: Un Futuro Basato sul Compute-per-Watt

La computazione quantistica, una delle frontiere più promettenti della tecnologia moderna, sta affrontando sfide significative nel suo sviluppo commerciale. Recenti studi evidenziano che la scalabilità di questa tecnologia dipende più dalla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt) piuttosto che dal semplice conteggio dei qubit. Questo aspetto è cruciale, considerando che il costo totale di possesso per gli operatori di calcolo è fortemente influenzato dalla svalutazione degli investimenti e dall’uso di energia.

Con la crescita dell’intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center stanno già subendo una pressione crescente. Si stima che entro il 2030, i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno a causa dell’AI. Questo scenario rende ancora più urgente ottimizzare l’efficienza energetica nella computazione quantistica.

Attualmente, i processori a qubit superconduttori rappresentano una delle piattaforme più promettenti per la computazione quantistica. Tuttavia, lo sviluppo di questi chip è bloccato da vincoli pratici: da quasi un decennio, i chip sono rimasti intorno ai 100 qubit, poiché oltre il 90% della superficie è occupata dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. La comune soluzione di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade, compromettendo ulteriormente l’efficienza. Di conseguenza, il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente rispetto ai qubit aggiunti, aumentando la potenza destinata al funzionamento piuttosto che al calcolo utile, con effetti negativi sul compute-per-watt.

Dal punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione può abbassare il costo unitario in modo ripetuto, come dimostrato nel settore dei pannelli solari, delle batterie e dei transistor. Attualmente, si stima che 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. Questo obiettivo richiede una 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 includa 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. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni o decenni. Le scelte tecniche e industriali fatte nei 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.