La Scalabilità della Computazione Quantistica: Un Futuro Sostenibile Dipende dal Compute-per-Watt

La computazione quantistica rappresenta una delle frontiere più promettenti della tecnologia moderna, ma il suo sviluppo commerciale sembra dipendere più dalla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt) che dal semplice conteggio dei qubit. Questo aspetto è cruciale, soprattutto 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 l’aumento della domanda di intelligenza artificiale (AI), le reti elettriche, i sistemi di raffreddamento e i data center stanno già subendo pressioni significative. Secondo le stime, entro il 2030, i consumi di energia e acqua dei data center raddoppieranno a causa dell’AI. Questo scenario solleva interrogativi sulla sostenibilità della computazione quantistica se non si affrontano le questioni legate all’efficienza energetica.

Un esempio emblematico riguarda i processori a qubit superconduttori, una delle piattaforme più promettenti per il calcolo quantistico. Tuttavia, lo sviluppo di questi chip è attualmente ostacolato da vincoli pratici. Infatti, da quasi un decennio, i chip superconduttori si sono stabilizzati attorno ai 100 qubit, poiché oltre il 90% della loro superficie è occupato dal cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che dai qubit stessi. La soluzione comune di collegare in rete più piccoli processori introduce perdite e connessioni rade, che compromettono ulteriormente l’efficienza del sistema.

Il lavoro necessario per mantenere il sistema cresce più rapidamente del numero di qubit aggiunti, aumentando così la potenza utilizzata per il funzionamento piuttosto che per il calcolo utile. Questo ha ricadute negative sul compute-per-watt, rendendo difficile raggiungere gli obiettivi di scalabilità.

Da un punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza: ogni raddoppio della produzione può ridurre il costo unitario, come dimostrato nel caso dei pannelli solari, delle batterie e dei transistor. Attualmente, una macchina con un milione di qubit potrebbe costare tra 100 miliardi e un trilione di dollari. Affinché la computazione quantistica diventi economicamente praticabile, il costo per qubit deve diminuire 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 una specializzazione della filiera che comprenda processori, criogenia ed elettronica di controllo. Attualmente, esistono molti dimostratori ma pochi attori in grado di costruire una catena di fornitura efficiente. La creazione 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 un ordine di grandezza superiore in termini di compute-per-watt, rendendo così la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.