論文の概要: Energy use in quantum data centers: Scaling the impact of computer architecture, qubit performance, size, and thermal parameters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.16726v1
• Date: Tue, 30 Mar 2021 23:50:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 03:23:11.283474
• Title: Energy use in quantum data centers: Scaling the impact of computer architecture, qubit performance, size, and thermal parameters
• Title（参考訳）: 量子データセンターにおけるエネルギー利用: コンピュータアーキテクチャ、量子ビット性能、サイズ、熱パラメータの影響のスケーリング
• Authors: Michael James Martin, Caroline Hughes, Gilberto Moreno, Eric B. Jones, David Sickinger, Sreekant Narumanchi, and Ray Grout
• Abstract要約: 量子コンピュータのサイズが大きくなるにつれて、量子データセンターが使用する全エネルギーがより懸念されるようになる。 絶対零に近い温度で動作しなければならない量子コンピュータの冷却要件は、計算システムパラメータによって決定される。 本稿では,コンピュータアーキテクチャと熱パラメータが全体のエネルギー要求に与える影響を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As quantum computers increase in size, the total energy used by a quantum data center, including the cooling, will become a greater concern. The cooling requirements of quantum computers, which must operate at temperatures near absolute zero, are determined by computing system parameters, including the number and type of physical qubits, the operating temperature, the packaging efficiency of the system, and the split between circuits operating at cryogenic temperatures and those operating at room temperature. When combined with thermal system parameters such as cooling efficiency and cryostat heat transfer, the total energy use can be determined. Using a first-principles energy model, this paper reports the impact of computer architecture and thermal parameters on the overall energy requirements. The results also show that power use and quantum volume can be analytically correlated. Approaches are identified for minimizing energy use in integrated quantum systems relative to computational power. The results show that the energy required for cooling is significantly larger than that required for computation, a reversal from energy usage patterns seen in conventional computing. Designing a sustainable quantum computer will require both efficient cooling and system design that minimizes cooling requirements.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータのサイズが大きくなるにつれて、冷却を含む量子データセンターが使用する総エネルギーがより懸念されるようになる。 絶対零に近い温度で動作しなければならない量子コンピュータの冷却要件は、物理量子ビットの数と種類、動作温度、システムのパッケージング効率、低温で動作している回路と室温で動作している回路の分割を含む計算システムパラメータによって決定される。 冷却効率やクライオスタット熱伝達などの熱システムパラメータと組み合わせることで、総エネルギー使用量を決定することができる。 本稿では,第一原理エネルギーモデルを用いて,全エネルギー要求に対するコンピュータアーキテクチャと熱パラメータの影響を報告する。 また, 電力使用量と量子体積は解析的に相関できることを示した。 計算力に対する統合量子システムにおけるエネルギー使用を最小化するためのアプローチが特定される。 その結果、冷却に必要なエネルギーは計算に必要なエネルギーよりも大きく、従来の計算で見られるエネルギー使用パターンとは逆であることがわかった。 持続可能な量子コンピュータを設計するには、冷却要求を最小限に抑える効率的な冷却とシステム設計が必要である。

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