量子计算硬件企业QuantWare首席执行官兼联合创始人于9月18日在TechRadar撰文提出,量子计算行业应当以每瓦算力而非量子比特数量作为衡量标准,并在基础设施尚未定型时按未来需求设计,否则可能造出昂贵的演示机,而不是真正有用的计算机。
文章称,人工智能带来的电力需求已经超出既有电网、冷却系统和数据中心的设计预期,联合国研究人员预计到2030年人工智能将使数据中心的电力和水消耗量翻倍;量子计算目前仍处于早期阶段,尚有机会提前按这一需求设计。作者认为,超大规模人工智能客户关心的是每一美元投入能换回多少有用计算,这一总拥有成本主要由折旧和电力消耗决定。在当前的基础设施扩张中,资金相对充足,电力供给则不足;若按现有速度继续增长,在太空建设数据中心都将具备经济上的可能性。
作者说,量子计算机目前仍以量子比特数量作为销售卖点,而比特数本身无法说明系统的经济回报。以超导量子比特处理器为例,近十年来其规模停留在100个量子比特左右,原因是当今芯片表面90%以上被用于控制量子比特和读取结果的布线占据,而非量子比特本身。常见做法是把多个小处理器连接成网络,但网络连接有损耗且连接稀疏,这在经典芯片中已属不利,在量子芯片中会呈指数级放大;维持系统运转的功耗增长快于新增量子比特,结果是比特数上升,每瓦算力下降。
文章提出经验曲线的概念:累计产量每翻一倍,单位成本按固定比例下降,太阳能电池板和电池的价格下降即由此驱动。作者称,乐观的量子路线图很少讨论降价,但按当前的每比特价格,一台百万比特级机器的成本在1000亿至1万亿美元之间,未来数年每比特成本至少要下降一百倍,量子计算机才具备经济可行性。他以晶体管作类比:单个晶体管曾约值一美元,如今一枚芯片集成数十亿个,单个成本不到一美分,这一下降来自数十年的大规模量产与逐年累积的技术进步。
作者认为,成本下降需要标准化部件的量产与开放架构,即由不同专业公司分别提供处理器、低温设备和控制电子,形成他所说的量子开放架构,从而推动专业化分工与规模经济。他说,该领域正从科学转向工程,初创公司中不乏一次性演示,但真正在搭建供应链的企业很少。量子计算有望改变药物发现、材料开发和机器学习的方式,今天给电网带来压力的重负载计算,未来也可能由量子机器以更低功耗承担;但供应链建设需要数年乃至数十年。