¿Consumo de energía de un qubit?

sigo escuchando

“Una computadora cuántica consumirá tanta energía que necesitará una planta de energía dedicada”.

Estoy tratando de encontrar literatura para respaldar esto. Me encantaría obtener una estimación del consumo de energía de un qubit y/o una puerta cuántica.

Lo mejor que he podido encontrar es [Ikonen, 2016] que enumera esto en el Apéndice A:

Los poderes típicos en el chip son del orden de PAG π = 10 − 11 W , después de generarse a temperatura ambiente y atenuarse en decenas de decibeles en su camino hacia una temperatura base de aproximadamente 10 mK. Usando solo 10 dB de atenuación a la temperatura base, la disipación de potencia total aquí se convierte en PAG = norte q PAG q × 10 ≈ 2 metro W . Dicho nivel de potencia es mucho mayor que la potencia de enfriamiento típica de 10 µW en los refrigeradores de dilución de última generación a 10 mK.

Este documento está un poco más allá de mi física, pero ¿estoy en lo cierto en que la cifra de 2 mW se puede usar como una estimación aproximada del consumo de energía por qubit ?

Mi opinión es que nadie sabe lo suficiente sobre la implementación física de un qubit para hacer una declaración tan amplia; el periódico puede estimar cómo se ve lo que produciría su tecnología; hay varias otras tecnologías competidoras que finalmente pueden ganar (o posiblemente algo más que aún no se haya inventado). En cualquier caso, si estamos hablando de (digamos) la NSA, una planta de energía dedicada para hacer funcionar su computadora cuántica ciertamente no sería un obstáculo...
Hasta donde yo sé, no hay límites en el consumo de energía por qubit (me encantaría saber si hay alguno). Los bits clásicos tienen un "consumo de energía" equivalente a la tasa de corrección de errores necesaria multiplicada por el límite de Landauer si se mantienen y, por supuesto, cero si se permite que la termodinámica los aleatorice lentamente. Espero algo similar para los qubits.
¿Dónde escuchaste esta extraña afirmación?
@Nathaniel Es una de estas cosas que he escuchado suficientes veces, no recuerdo la fuente exacta. Probablemente algo que escuché en las conferencias PQCrypto2017 o PQCrypto2016.
Hmm, bueno, me parece un reclamo muy extraño. Hay varias formas propuestas de implementar codos, pero ninguna de ellas requeriría una cantidad significativa de energía. De hecho, en un nivel fundamental no pueden tomar el poder, porque un codo tiene que estar fuertemente aislado del mundo exterior para mantener la coherencia. Entonces, la energía solo sería para cosas externas como el enfriamiento, y aunque eso puede ser significativo, es difícil imaginar que necesite una planta de energía dedicada. Sospecho que nadie podrá decir mucho más que eso sin saber más acerca de por qué se hizo el reclamo.
@Nathaniel Genial! Es por eso que quería hacer un poco de excavación. Es posible que la declaración que estoy recordando fuera una respuesta a una declaración igualmente ridícula como "Bueno, para el 2030 mi teléfono inteligente tendrá una computadora cuántica, así que..." (que definitivamente también escuché)

Respuestas (1)

Será necesario corregir los errores de los qubits. El cálculo clásico necesario para hacer esto es un costo dominante en energía.

Suponga que necesita un millón de qubits físicos y 1 CPU puede administrar la corrección de errores para cien de ellos con una latencia lo suficientemente baja. Luego, necesita un megavatio de energía para hacer funcionar las diez mil CPU que mantienen el cálculo cuántico en marcha. Eso es 1W por qubit, más o menos un factor de 10 ya que todos los números son aproximados.

Obviamente, eso mejoraría a medida que la gente trabajara en el problema y fabricara hardware especializado.

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