При большем объеме данных решать задачу надо иначе.

Еще я подумал, что матлаб может как-то ограничивать собственное потребление памяти и пытаться выбрасывать матрицы или части их на диск, или пытаться паковать матрицы. Проверить тут просто, надо удвоить размер матрицы и сравнить потребление памяти.

Но это все развлечение. На самом деле уже очевидно, что алгоритм твоей задачи (в данном случае - сложение матриц) надо менять, если ты хочешь ускорить процесс. Например, порезать матрицы на более мелкие, сложить их параллельно в разных копиях матлаба, затем склеить, т.е. примитивный map-reduce.