La scalabilità della computazione quantistica: oltre i qubit, il compute-per-watt

La computazione quantistica, una delle frontiere più promettenti della tecnologia moderna, sta vivendo una fase di evoluzione fondamentale. Recenti studi evidenziano che il suo sviluppo commerciale dipenderà in misura maggiore dalla quantità di calcolo utile per watt consumato (compute-per-watt) piuttosto che dal semplice conteggio dei qubit. Questo cambiamento di paradigma è cruciale per comprendere le sfide e le opportunità che si presentano nel settore.

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 sono già sotto pressione. Si stima che entro il 2030, l’AI raddoppierà i consumi di energia e acqua dei data center, rendendo ancora più urgente la questione dell’efficienza energetica.

Un esempio emblematico è rappresentato dai processori a qubit superconduttori, considerati tra le piattaforme più promettenti per la computazione quantistica. Tuttavia, lo sviluppo di questi chip è attualmente ostacolato da vincoli pratici. Da quasi un decennio, i chip sono rimasti fermi a circa 100 qubit, poiché oltre il 90% della loro superficie è dedicata al cablaggio di controllo e lettura, piuttosto che ai qubit stessi. Questa situazione porta a un aumento delle perdite e a connessioni poco efficienti, che peggiorano ulteriormente il compute-per-watt.

Dal punto di vista economico, è fondamentale ridurre i costi attraverso curve di esperienza. Ogni raddoppio della produzione può abbattere il costo unitario, un principio già osservato in settori come quello dei pannelli solari e delle batterie. 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, è necessario ridurre il costo per qubit di almeno un fattore cento, un obiettivo che richiede produzione in volumi, parti standardizzate e progressi continui, non solo dimostrazioni di laboratorio.

Per raggiungere queste economie, è necessaria un’architettura aperta e stratificata, che preveda una specializzazione della filiera, comprendente processori, criogenia ed elettronica di controllo. Attualmente, esistono molti dimostratori ma pochi attori in grado di costruire una catena di fornitura efficace. La realizzazione di una produzione industriale e di parti standard richiederà anni, se non decenni. Le scelte tecniche e industriali effettuate nei prossimi anni saranno determinanti per ottenere processori con un compute-per-watt significativamente superiore, rendendo la computazione quantistica una tecnologia utile su scala economica.