Deve-se usar assíncrono para calcular a soma dos elementos de um grande array contendo um bilhão de números?

Sim, a utilização de assíncrono para calcular a soma dos elementos de um grande array de bilhões de números está justificada. Essa tarefa é bem paralelizável, pois a soma é uma operação associativa.

Pode-se dividir o array em várias partes e calcular a soma de cada parte em paralelo, usando, por exemplo, Task ou Parallel.For em C#:

using System;
using System.Threading.Tasks;

class Program
{
    static void Main()
    {
        long[] largeArray = new long[1_000_000_000];
        // Inicialização do array...

        int processorCount = Environment.ProcessorCount;
        long[] partialSums = new long[processorCount];

        Parallel.For(0, processorCount, i =>
        {
            int start = i * largeArray.Length / processorCount;
            int end = (i + 1) * largeArray.Length / processorCount;
            long sum = 0;
            for (int j = start; j < end; j++)
                sum += largeArray[j];
            partialSums[i] = sum;
        });

        long totalSum = 0;
        foreach (var sum in partialSums)
            totalSum += sum;

        Console.WriteLine($"Soma total: {totalSum}");
    }
}

Essa abordagem acelerará significativamente o cálculo ao aproveitar todos os núcleos disponíveis do processador.