Энергопотребление квантовых компьютеров стало предметом дискуссий

Учёные и инженеры обсуждают, сколько электроэнергии будут требовать промышленные квантовые компьютеры и от чего зависят эти показатели.
Автор: Алексей Новиков , Редактор Фото: Generated by DALL·E
В мире

Квантовые компьютеры давно рассматриваются как перспективная технология для решения задач, недоступных классическим вычислительным системам. Их связывают с ускорением разработки лекарств, моделированием сложных материалов и другими направлениями, важными для науки и промышленности. Однако по мере приближения к практическому применению всё больше внимания уделяется вопросу энергопотребления таких устройств.

На сегодняшний день квантовые компьютеры остаются сравнительно небольшими. Большинство существующих установок содержит менее тысячи кубитов, которые отличаются высокой чувствительностью к внешним воздействиям и склонны к ошибкам. Это ограничивает возможность выполнения сложных и стабильных вычислений, востребованных бизнесом и промышленными заказчиками.

Для перехода к практическому использованию квантовые системы должны стать устойчивыми к ошибкам. Это достигается за счёт квантовой коррекции, при которой множество физических кубитов формируют один логический элемент. Инженерные оценки показывают, что для создания одного логического кубита могут потребоваться от тысяч до миллионов физических, в зависимости от технологии и архитектуры системы.

Масштабирование таких решений приводит к резкому росту инфраструктурных требований. Квантовый компьютер включает не только процессор с кубитами, но и сложный комплекс оборудования. В ряде технологий элементы необходимо охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, что требует энергоёмких криогенных установок. Дополнительно используются системы управления, усилители, генераторы сигналов и измерительная электроника.

Отдельную часть энергозатрат формируют классические вычисления, обслуживающие процессы коррекции ошибок. Они выполняются в реальном времени с использованием обычных процессоров, графических ускорителей и специализированных микросхем, что при больших масштабах также становится заметным фактором потребления энергии.

На этом фоне в научных публикациях всё чаще появляется сравнение будущих квантовых компьютеров с самыми мощными суперкомпьютерами. Современные вычислительные комплексы мирового уровня потребляют десятки мегаватт, и некоторые проекты квантовых систем, по оценкам специалистов, могут выйти на сопоставимые или более высокие показатели.

Эксперты портала «boda» подчёркивают, что речь не идёт о неизбежной высокой «прожорливости» всех квантовых компьютеров. Энергетический профиль будет зависеть от выбранной архитектуры, способа коррекции ошибок и организации инфраструктуры. В результате в отрасли всё чаще обсуждается не только вычислительная мощность, но и стоимость эксплуатации квантовых систем.