最新一期全球超級計算機500強權威榜單揭曉，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。從連續多年榜單成績看，中美兩國在超算領域你追我趕的態勢不減。
而近三十年來，物理學家們也一直在談論和研發量子計算技術。量子計算領域的競賽也早已經打響。日前谷歌一支研究團隊宣布量子計算取得技術突破，同樣引起世界關注。
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“戰功顯赫”
舉些例子,完成500人規模的全基因組信息關聯性分析，利用傳統計算機需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”骨質疏松癥，準確率超過90%……
可見，超級計算機能夠執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據存儲容量和極快速的數據處理速度，因此它可以在多個領域進行一些人們或者普通計算機無法進行的工作。
超算是一個國家綜合實力的體現，其雄渾的算力已經發揮出巨大的應用價值。比如在國防科技，工業化，航天衛星等領域，其次在諸如氣象，物理，探測等領域顯現出它的優勢。人工智能、深入學習、生物醫藥、基因工程、金融分析等新興領域超算也發揮著重要的作用。
科學家們預測，在未來的?5G?時代，超算還將發展為共享服務器云計算的形式，發揮它極強運算速度和大批量數據處理的優勢。甚至，因為有著無與倫比的計算速度，超級計算機可以用來模擬核武器試爆，提供大量無限接近于實際數據的實驗數據，模擬各種爆炸環境，這樣，國家不需要再進行真實的核爆炸，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據，從而完成核武器的研發。
海南大學信息科學技術學院葉春楊教授表示，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，所需要的協同技術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展量子計算，在這個新興行業中，谷歌、IBM、微軟等科技巨頭正在展開一場廝殺，都希望能把開發者吸引到各自的量子平臺上。
據香港《南華早報》網站在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域對國家安全、商務、醫學、武器以及與計算機和網絡相關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有最大超級計算機還要高出多個數量級。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秒內完成隨機取樣計算。谷歌的這款量子計算機有54個超導量子位元，其中在測試期間工作的超導量子位元有53個。它的計算任務是“證明隨機數發生器產生數字的隨機性”。
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展的一個重要里程碑，并宣稱自己已經成功實現了“量子霸權”。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，它說只需略加調整程序，“頂點”就能在2天半之內解決同樣的問題。但是，這等于默認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？用專業術語解釋，量子計算機就是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、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，傳統計算機以“比特”為單位進行“思考”，利用二進制0和1來計算。量子計算機利用的是量子態，不僅僅是0和1，可以是多個狀態或“疊加態”，就像鋼琴的和弦，所有量子的一個單位能儲存和處理的數據也就更多，所以它的能力很強，相當于多個計算機同時進行。
解決實際問題還需數年時間
美國谷歌公司研究人員在發表量子計算突破的這篇論文中指出，盡管這臺計算機實現了“量子霸權的實驗”，并預示著“備受期待的計算范式的出現”，但它只能夠執行單一的、高度技術性的計算，量子計算機距離解決實際問題還需要數年時間。
開發量子計算機競爭中，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，谷歌新開發的系統只是專門為解決單個問題而設計的硬件，并不是一臺通用計算機。
浙江大學物理系尹藝教授認為，谷歌量子計算團隊已經深耕超導量子芯片多年，這個實驗代表了現階段量子計算機發展的最高水平。他們通過在“西克莫”處理器實現的復雜量子體系的演化，生成了一組隨機序列，進行了隨機電路采樣的實驗，完成了對量子優越性的實驗展示。同時，我們也需要知道，這個工作僅僅完成了第一步，僅僅是展現了量子計算機強大的計算潛力，當下還未實現量子比特的糾錯，真正實現量子計算機還需要持續的進一步工作。
葉春楊教授認為，量子計算機具有更好的發展前景。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。谷歌公司舉動后續效果可能會慢慢呈現。目前量子計算機的主要問題是準確性問題，而且都是針對特定問題的，還沒有實現通用的量子計算機。如果這些都實現了，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。
借用經濟歷史學家卡洛塔·佩雷茲的理念，革命性的技術總會經過一段“鍍金時代”，所以，我們沒有什么理由認為量子計算會脫離這個路徑。
來源：科技日報
