Tradizionalmente, “supremazia quantistica” è ricercata dal punto di vista della potenza di calcolo grezza: vogliamo calcolare (molto) più velocemente.

Tuttavia, anche la questione del suo consumo energetico potrebbe ora giustificare una ricerca, visto che gli attuali supercomputer consumano talvolta di energia elettrica pari a quella di una piccola città (che potrebbe in effetti limitare l’aumento della loro potenza di calcolo). Le tecnologie dell’informazione, alla loro fine, hanno rappresentato l’11% del consumo globale di elettricità nel 2020.

Perché concentrarsi sul consumo energetico dei computer quantistici?

Poiché un computer quantistico può risolvere problemi in poche ore, mentre un supercomputer potrebbe impiegare diverse decine di miliardi di anni, è naturale aspettarsi che consumerà molta meno energia. Tuttavia, la produzione di computer quantistici così potenti richiederà la risoluzione di molte sfide scientifiche e tecnologiche, potenzialmente nell’arco di uno o più decenni di ricerca.

Un obiettivo più modesto sarebbe quello di creare computer quantistici meno potenti in grado di risolvere calcoli in un tempo relativamente paragonabile a quello dei supercomputer, ma utilizzando molta meno energia.

Questo potenziale vantaggio energetico dell’informatica quantistica è già stato discusso. Il progetto di Google Processore quantistico Sycamore consuma 26 kilowatt di energia elettrica, molto meno di un supercomputer, ed esegue un algoritmo quantistico di prova in pochi secondi. Dopo l’esperimento, gli scienziati hanno proposto algoritmi classici per simulare l’algoritmo quantistico. Le prime proposte di algoritmi classici richiedevano molta più energia – che sembravano dimostrare il vantaggio energetico dell’informatica quantistica. Tuttavia, sono stati presto seguiti da altre proposte, che erano molto più efficienti dal punto di vista energetico.

Pertanto, il vantaggio energetico è ancora discutibile ed è un argomento di ricerca aperto, soprattutto perché l’algoritmo quantistico eseguito da Sycamore non ha ancora un’applicazione “utile” identificata.

Superposizione: il fragile fenomeno alla base dell’informatica quantistica

Per sapere se i computer quantistici possono fornire un vantaggio energetico, è necessario comprendere le leggi fondamentali in base alle quali operano.

I computer quantistici manipolano sistemi fisici chiamati qubit (per bit quantistici) per eseguire un calcolo. Un qubit può assumere due valori: 0 (lo “stato fondamentale”, di minima energia) e 1 (lo “stato eccitato”, di massima energia). Può anche occupare una “sovrapposizione” di 0 e 1. Il modo in cui interpretiamo le sovrapposizioni è ancora oggetto di accesi dibattiti filosofici.ma, in parole povere, significa che il qubit può trovarsi “sia” nello stato 0 che nello stato 1, con determinate caratteristiche associate. “ampiezze di probabilità”.

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