量子计算机与超级计算机: 有什么区别？

在过去的几十年里，计算机已经取得了令人难以置信的长足进步。我们正处于一场技术革命之中，机器每年都在变得更加先进。两个特别先进的发明，超级计算机和量子计算机，具有大量的应用和潜力。但是，超级计算机和量子计算机之间有什么区别，哪个更好？

什么是超级计算机？

超级计算机是巨大的系统，可以横跨整个房间的大小。这些机器看起来并不像你典型的台式电脑或笔记本电脑。相反，超级计算机由大型处理器组组成，所有这些处理器都在一起工作以实现一个特定的目标。

超级计算机首次出现在20世纪60年代，当时 CDC（控制数据公司）6600 创建。这被认为是有史以来的第一台超级计算机，比当时的标准计算机强大十倍左右。但从那时起，事情已经有了很大的发展。

今天的超级计算机至少可以说是非常强大。但是，当然，这都是相对的。CDC 6600是计算领域的一个现象，但在今天会被视为没有什么特别之处。毕竟，它只用了半年时间就被CDC 7600所超越。因此，在考虑今天超级计算机的力量时，请记住这一点。

就像你自己的个人电脑一样，超级计算机可以处理和存储数据，但要比这更进一步。这些机器可以进行令人难以置信的复杂计算和模拟，这是人类或我们在日常生活中使用的计算机永远无法实现的。它们还可以快速完成普通计算机可能需要几个月或几年才能完成的过程。

例如，现代超级计算机可以预测核爆炸的结果，产生高度复杂的大脑模型，甚至对宇宙的起源进行模拟。这些机器的能力在某种程度上是令人震惊的，并且已经证明在一系列不同的行业中都有帮助。

但是，就其核心而言，超级计算机具有与普通计算机相同的螺母和螺栓。不同的是，这些计算机是巨大的，由数千或数十万个CPU（中央处理单元）组成，因此拥有比标准PC更高的处理能力。你每天使用的电脑可能有几个CPU核心，有些只有一个。因此，想象一下，如果它的功率增加很多很多倍，可以达到什么效果。

超级计算机很吸引人，但其建造和维护费用却高得惊人。一台超级计算机可以投入数百万美元，并且需要大量的电力来维持其运行。

而且，即使这些高度先进的机器也有其局限性。特别是，超级计算机的能力受限于其规模。今天的超级计算机已经很庞大了，而且要花很多钱来运作。所以，超级计算机越大，就越昂贵。

除此之外，超级计算机会产生大量的热量，需要将其排出以防止过热。总而言之，超级计算机的使用是一个非常昂贵和详尽的过程。此外，有一些问题是超级计算机无法解决的，仅仅是因为它们太复杂。

然而，计算游戏中一个相对较新的参与者可能怀有超越超级计算机的能力，实现它们无法实现的目标：量子计算机。

什么是量子计算机？

量子计算的概念最早出现在20世纪80年代。在此期间，理查德-贝尼奥夫、理查德-费曼和尤里-马宁等先驱者为发展量子计算理论做出了贡献。但在这个时候，量子计算还只是一个想法，从未在现实世界中得到应用。

18年后，即1998年，艾萨克-庄、尼尔-格申菲尔德和马克-库比内克创造了第一台量子计算机。与今天最先进的量子计算机相比，这台计算机的处理速度很初级，但这台首创的机器的发展是不折不扣的革命性的。

正如你在上面的图片中所看到的，量子计算机看起来与典型的计算机完全不同。这是因为它们的运行方式有很大的不同。计算机和超级计算机使用二进制代码来存储信息，而量子计算机使用被称为量子比特（或量子位）的微小单位。

量子比特小得令人难以想象。它们是由更小的量子系统组成的，比如质子和电子，是原子的基本组成部分。量子比特的伟大之处在于，它们可以同时以多种状态存在。让我们来分析一下。

二进制代码就是这样，二进制。这意味着比特只能以零或一的形式存在，当涉及到执行高级程序时，这可能是一种限制。另一方面，Qubits可以同时以多种状态存在，被称为量子叠加。Qubits还可以实现量子纠缠，即成对的Qubits联系在一起。

利用量子叠加，量子计算机可以同时考虑多个量子比特的配置，使得解决高度复杂的问题变得更加容易。而且，通过量子纠缠，两个量子比特可以存在于同一状态，并以数学上可预测的方式相互影响。这有助于提高量子计算机的处理能力。

总的来说，同时考虑多种状态的能力使量子计算机有可能解决极其复杂的计算和运行高度先进的模拟。

目前，各种公司都在致力于开发量子计算机，包括IBM和谷歌。例如，按照《新科学家》的说法，2019年，谷歌声称其量子计算机Sycamore在能力上超过了超级计算机。谷歌表示，在200秒内，Sycamore可以解决一个超级计算机需要10000年才能完成的计算。

但是，这项技术在很大程度上仍处于早期阶段，在作为超级计算机的替代品之前，还有很长的路要走。

量子计算机的建造和编程都非常困难，而且仍有很高的错误率。除此之外，目前量子计算机的处理能力使其完全不适合典型的应用。因此，在成为一项可靠和广泛使用的技术之前，量子计算必须经历很多成长的痛苦。

超级计算机是目前的首选

虽然量子计算机有可能大大超过超级计算机，但这在很大程度上仍然是假设的。有一天，我们可能会看到量子计算进步到不再需要超级计算机的地步。不可否认，在这个领域已经取得了巨大的发展。但就目前而言，量子计算机仍处于早期阶段，可能需要几十年时间才能成为主流。