論文の概要: Scaling up to Problem Sizes: An Environmental Life Cycle Assessment of Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.00118v3
- Date: Sat, 15 Mar 2025 17:03:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 12:29:49.310193
- Title: Scaling up to Problem Sizes: An Environmental Life Cycle Assessment of Quantum Computing
- Title（参考訳）: 問題サイズへのスケールアップ:量子コンピューティングの環境ライフサイクルアセスメント
- Authors: Sylvain Cordier, Karl Thibault, Marie-Luc Arpin, Ben Amor,
- Abstract要約: 本稿は、特定のスケーリング条件下での量子コンピュータと量子エラー訂正符号の環境上の優位性を、利用時間がいかに促進するかを示す。
その結果、量子エラー補正ハードウェアは、100個の論理量子ビットを達成するのに必要な多数の電子部品のために、環境に重大な影響を与えることが強調された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: With the demonstrated ability to perform calculations in seconds that would take classical supercomputers thousands of years, quantum computers namely hold the promise of radically advancing sustainable IT. However, quantum computers face challenges due to the inherent noise in physical qubits, necessitating error correction for reliable operation in solving industrial-scale problems, which will require more computation time, energy, and electronic components than initial laboratory-scale experiments. Yet, while researchers have modeled and analyzed the environmental impacts of classical computers using Life Cycle Assessment (LCA), the environmental performance of quantum computing remains unknown to date. This study contributes to filling this critical gap in two ways: (1) by establishing an environmental profile for quantum computers based on superconducting qubits; and (2) by comparing it to a functionally equivalent profile of a state-of-the-art supercomputer. With the comparison based on the problem size, the paper shows how the usage time can drive an environmental advantage for quantum computers under specific scaling conditions and quantum error correcting codes. The results emphasize that quantum error correction hardware has a substantial environmental impact due to the numerous electronic components needed to achieve 100 logical qubits. This paper can serve as a basis for designing more environmentally friendly quantum computers and for establishing their environmental profiles, as well as those of the human activities that will use them.
- Abstract（参考訳）: 古典的なスーパーコンピュータに何千年もかかる数秒で計算を実行することが実証された能力によって、量子コンピュータは、持続可能ITを根本的に進歩させるという約束を保っている。
しかし、量子コンピュータは物理量子ビットに固有のノイズがあり、産業規模の問題を解決するには信頼性の高い演算にエラー補正が必要であるため、初期の実験室規模の実験よりも計算時間、エネルギー、電子部品を必要とする。
しかし、研究者はLCA(Life Cycle Assessment)を用いて古典コンピュータの環境影響をモデル化し分析してきたが、量子コンピューティングの環境性能は未だに不明である。
本研究は,(1)超伝導量子ビットに基づく量子コンピュータの環境プロファイルを確立すること,(2)最先端のスーパーコンピュータの機能的に等価なプロファイルと比較すること,の2つの方法で,この重要なギャップを埋めることに貢献した。
問題サイズに基づく比較では、特定のスケーリング条件下での量子コンピュータの環境的優位性や量子エラー訂正符号が、利用時間によってどのように促進されるかを示す。
その結果、量子エラー補正ハードウェアは、100個の論理量子ビットを達成するのに必要な多数の電子部品のために、環境に重大な影響を与えることが強調された。
本論文は、環境に優しい量子コンピュータを設計し、それらの環境プロファイルを確立するための基盤となり得る。
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