Bron: New Scientist | Methode: Herschreven
Origineel: “Some quantum computers might need more power than supercomputers”
A preliminary analysis suggests that industrially useful quantum computers designs come with a broad spectrum of energy footprints, including some larger than the most powerful existing supercomputers
De race naar bruikbare quantum computers krijgt een onverwachte wending: deze revolutionaire machines zullen mogelijk aanzienlijk meer energie verbruiken dan de krachtigste supercomputers van vandaag. Dit blijkt uit recent onderzoek dat de energievereisten van toekomstige quantum computers onder de loep neemt.
**Huidige beperkingen van quantum computers**
De quantum computers die vandaag bestaan, zijn nog relatief bescheiden van omvang. De meeste hebben minder dan duizend zogenaamde qubits – de bouwstenen van quantum computing die het equivalent zijn van de bits in traditionele computers. Deze beperkte omvang is echter niet het enige probleem waarmee onderzoekers te kampen hebben.
Een veel groter struikelblok is de extreme gevoeligheid van qubits. Deze quantumdeeltjes zijn zo fragiel dat ze tijdens het gebruik van de computer vaak fouten maken. Deze foutgevoeligheid maakt de huidige generatie quantum computers ongeschikt voor het oplossen van de economisch en industrieel relevante problemen waarvoor ze oorspronkelijk werden ontwikkeld.
Denk bijvoorbeeld aan de farmaceutische industrie, waar quantum computers zouden kunnen helpen bij het ontdekken van nieuwe medicijnen. Of aan complexe optimalisatieproblemen in de logistiek en financiële sector. Voor dit soort toepassingen zijn de huidige quantum computers simpelweg nog niet krachtig genoeg of betrouwbaar genoeg.
**De weg naar fouttolerante quantum computers**
Onderzoekers zijn het er grotendeels over eens dat echt bruikbare quantum computers aan twee cruciale voorwaarden moeten voldoen. Ten eerste moeten ze beschikken over een radicaal groter aantal qubits dan de huidige machines. Ten tweede moeten ze in staat zijn om fouten tijdens het rekenen te corrigeren – een eigenschap die hen fouttolerante quantum computers (FTQCs) maakt.
Deze fouttolerante quantum computers zouden in theorie problemen kunnen oplossen die zelfs voor de beste traditionele supercomputers onmogelijk zijn. Het gaat dan om berekeningen die zo complex zijn dat ze de rekenkracht van klassieke computers ver overstijgen.
**Energieverbruik als nieuwe uitdaging**
Maar er schuilt een addertje onder het gras: het energieverbruik. Om deze krachtige quantum computers te laten functioneren, zou er mogelijk meer energie nodig zijn dan wat de huidige generatie supercomputers verbruikt. Dit is een opmerkelijke bevinding, zeker wanneer we kijken naar machines zoals de El Capitan supercomputer, die nu al enorme hoeveelheden stroom gebruikt.
Het hoge energieverbruik van quantum computers komt voort uit de extreme omstandigheden die nodig zijn om qubits stabiel te houden en te laten functioneren. Quantum computers vereisen vaak extreem lage temperaturen en zeer gecontroleerde omgevingen om quantumeffecten te behouden en interferentie van buitenaf te minimaliseren.
**Technische uitdagingen blijven bestaan**
Het ontwikkelen van fouttolerante quantum computers blijft een formidabele technische uitdaging. Een belangrijk deel van deze complexiteit komt voort uit het feit dat er verschillende concurrerende ontwerpen bestaan voor quantum computers. Elke benadering heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het is nog niet duidelijk welke technologie uiteindelijk de overhand zal krijgen.
Deze diversiteit in ontwerpen maakt het moeilijk om definitieve uitspraken te doen over het energieverbruik van toekomstige quantum computers. Sommige technologieën zijn mogelijk energie-efficiënter dan andere, maar dit zal pas duidelijk worden naarmate de technologie verder ontwikkelt.
**Implicaties voor de toekomst**
De bevinding dat quantum computers mogelijk meer energie nodig hebben dan supercomputers, roept belangrijke vragen op over de praktische implementatie van deze technologie. In een tijd waarin energieverbruik en duurzaamheid steeds belangrijker worden, zal de industrie moeten afwegen of de voordelen van quantum computing opwegen tegen de energiekosten.
Dit betekent echter niet dat quantum computing een doodlopende weg is. Integendeel, de unieke mogelijkheden van deze computers om bepaalde problemen op te lossen die onmogelijk zijn voor traditionele computers, maken ze nog steeds zeer waardevol voor specifieke toepassingen.
**Vooruitblik**
De ontwikkeling van quantum computers staat nog in de kinderschoenen, en veel technische uitdagingen moeten nog worden opgelost. Het energieverbruik is slechts één van de vele factoren die onderzoekers en ingenieurs moeten meenemen in hun ontwerpen. Terwijl de race naar praktisch bruikbare quantum computers voortduurt, zal het vinden van de juiste balans tussen rekenkracht en energieverbruik cruciaal zijn voor het succes van deze revolutionaire technologie.