最新一期全球超級計算機500強權(quán)威榜單揭曉，美國超級計算機“頂點”以每秒14.86億億次的浮點運算速度再次登頂，第二位是美國超算“山脊”，中國超算“神威太湖之光”和“天河二號”分列三、四位。從連續(xù)多年榜單成績看，中美兩國在超算領(lǐng)域你追我趕的態(tài)勢不減。

而近三十年來，物理學(xué)家們也一直在談?wù)摵脱邪l(fā)量子計算技術(shù)。量子計算領(lǐng)域的競賽也早已經(jīng)打響。日前谷歌一支研究團(tuán)隊宣布量子計算取得技術(shù)突破，同樣引起世界關(guān)注。

量子計算機“秒殺”超級計算機?“量子計算”時代開啟?超算和量子計算比，到底哪個更厲害?

超算“戰(zhàn)功顯赫”

舉些例子,完成500人規(guī)模的全基因組信息關(guān)聯(lián)性分析，利用傳統(tǒng)計算機需1年，利用超級計算機“天河二號”只需3個小時;研制一架大飛機，過去需耗費2年時間做全機風(fēng)動試驗，利用超級計算機模擬仿真，6天就能完成;國家超級計算長沙中心的人工智能篩查機器人，3至5分鐘就能精確“問診”骨質(zhì)疏松癥，準(zhǔn)確率超過90%……

可見，超級計算機能夠執(zhí)行一般個人電腦無法處理的大資料量，特點主要是極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多個領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計算機無法進(jìn)行的工作。

超算是一個國家綜合實力的體現(xiàn)，其雄渾的算力已經(jīng)發(fā)揮出巨大的應(yīng)用價值。比如在國防科技，工業(yè)化，航天衛(wèi)星等領(lǐng)域，其次在諸如氣象，物理，探測等領(lǐng)域顯現(xiàn)出它的優(yōu)勢。人工智能、深入學(xué)習(xí)、生物醫(yī)藥、基因工程、金融分析等新興領(lǐng)域超算也發(fā)揮著重要的作用。

科學(xué)家們預(yù)測，在未來的 5G 時代，超算還將發(fā)展為共享服務(wù)器云計算的形式，發(fā)揮它極強運算速度和大批量數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢。甚至，因為有著無與倫比的計算速度，超級計算機可以涌來模擬核武器試爆，提供大量無限接近于實際數(shù)據(jù)的實驗數(shù)據(jù)，模擬各種爆炸環(huán)境，這樣，國家不需要再進(jìn)行真實的核爆炸，只需通過高性能計算機的模擬試驗，就能得到和真實的核試驗一樣的數(shù)據(jù)，從而完成核武器的研發(fā)。

海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院葉春楊教授表示，超算也有“先天不足”，超算所包含的CPU(中央處理器)越多，計算能力越強，所需要的能耗就越高，所需要的協(xié)同技術(shù)及冷卻等要求也越高。

量子計算潛力巨大

量子計算確實是被寄予厚望的。各方資料顯示，科技巨頭和各國政府一直在努力發(fā)展量子計算，在這個新興行業(yè)中，谷歌、IBM、微軟等科技巨頭正在展開一場廝殺，都希望能把開發(fā)者吸引到各自的量子平臺上。

據(jù)香港《南華早報》網(wǎng)站在12月1日報道中說道，量子，人類大腦已知的這個最微小的領(lǐng)域?qū)野踩⑸虅?wù)、醫(yī)學(xué)、武器以及與計算機和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的幾乎一切事物都將有重大影響。這是因為量子計算在速度和功率方面有望比現(xiàn)有最大超級計算機還要高出多個數(shù)量級。難怪中國、美國和歐盟都在激烈爭奪這個高科技“必殺技”

而日前谷歌發(fā)布的成就主要在于建成了“西克莫”量子計算機，可在3分20秒內(nèi)完成隨機取樣計算。谷歌的這款量子計算機有54個超導(dǎo)量子位元，其中在測試期間工作的超導(dǎo)量子位元有53個。它的計算任務(wù)是“證明隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生數(shù)字的隨機性”。

谷歌宣稱，面對同樣的問題，國際商用機器公司(IBM)的“頂點”超級計算機大約需要1萬年才能解決。谷歌稱這是量子計算機發(fā)展的一個重要里程碑，并宣稱自己已經(jīng)成功實現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。對于這一成果，特朗普的大女兒伊萬卡都忍不住第一時間發(fā)出賀電。

不過，國際商用機器公司對此表示異議，它說只需略加調(diào)整程序，“頂點”就能在2天半之內(nèi)解決同樣的問題。但是，這等于默認(rèn)了量子計算的強大能力。

量子計算和超算的兩者的原理有什么不同?用專業(yè)術(shù)語解釋，量子計算機就是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。

葉春楊教授表示，簡單地說，傳統(tǒng)計算機以“比特”為單位進(jìn)行“思考”，利用二進(jìn)制0和1來計算。量子計算機利用的是量子態(tài)，不僅僅是0和1，可以是多個狀態(tài)或“疊加態(tài)”，就像鋼琴的和弦，所有量子的一個單位能儲存和處理的數(shù)據(jù)也就更多，所以它的能力很強，相當(dāng)于多個計算機同時進(jìn)行。

解決實際問題還需數(shù)年時間

美國谷歌公司研究人員在發(fā)表量子計算突破的這篇論文中指出，盡管這臺計算機實現(xiàn)了“量子霸權(quán)的實驗”，并預(yù)示著“備受期待的計算范式的出現(xiàn)”，但它只能夠執(zhí)行單一的、高度技術(shù)性的計算，量子計算機距離解決實際問題還需要數(shù)年時間。

開發(fā)量子計算機競爭中，谷歌最大競爭對手IBM公司。IBM研究主管吉爾在接受英國媒體采訪時表示，谷歌新開發(fā)的系統(tǒng)只是專門為解決單個問題而設(shè)計的硬件，并不是一臺通用計算機。

浙江大學(xué)物理系尹藝教授認(rèn)為，谷歌量子計算團(tuán)隊已經(jīng)深耕超導(dǎo)量子芯片多年，這個實驗代表了現(xiàn)階段量子計算機發(fā)展的最高水平。他們通過在“西克莫”處理器實現(xiàn)的復(fù)雜量子體系的演化，生成了一組隨機序列，進(jìn)行了隨機電路采樣的實驗，完成了對量子優(yōu)越性的實驗展示。同時，我們也需要知道，這個工作僅僅完成了第一步，僅僅是展現(xiàn)了量子計算機強大的計算潛力，當(dāng)下還未實現(xiàn)量子比特的糾錯，真正實現(xiàn)量子計算機還需要持續(xù)的進(jìn)一步工作。

葉春楊教授認(rèn)為，量子計算機具有更好的發(fā)展前景。未來超級計算機完全有可能被量子計算機取代，這種取代可能比機械化取代人力更具有震撼性。谷歌公司舉動后續(xù)效果可能會慢慢呈現(xiàn)。目前量子計算機的主要問題是準(zhǔn)確性問題，而且都是針對特定問題的，還沒有實現(xiàn)通用的量子計算機。如果這些都實現(xiàn)了，那就可以完全取代超級計算機了。目前全世界都在加大量子計算機的投入，估計未來10年會有很大的突破。

借用經(jīng)濟(jì)歷史學(xué)家卡洛塔·佩雷茲的理念，革命性的技術(shù)總會經(jīng)過一段“鍍金時代”，所以，我們沒有什么理由認(rèn)為量子計算會脫離這個路徑。(記者 王祝華)

關(guān)鍵詞： 全球超級計算機500強