最新一期全球超级计算机500强权威榜单揭晓，美国超级计算机“顶点”以每秒14.86亿亿次的浮点运算速度再次登顶，第二位是美国超算“山脊”，中国超算“神威太湖之光”和“天河二号”分列三、四位。从连续多年榜单成绩看，中美两国在超算领域你追我赶的态势不减。

而近三十年来，物理学家们也一直在谈论和研发量子计算技术。量子计算领域的竞赛也早已经打响。日前谷歌一支研究团队宣布量子计算取得技术突破，同样引起世界关注。

量子计算机“秒杀”超级计算机？“量子计算”时代开启？超算和量子计算比，到底哪个更厉害？

超算“战功显赫”

举些例子,完成500人规模的全基因组信息关联性分析，利用传统计算机需1年，利用超级计算机“天河二号”只需3个小时；研制一架大飞机，过去需耗费2年时间做全机风动试验，利用超级计算机模拟仿真，6天就能完成；国家超级计算长沙中心的人工智能筛查机器人，3至5分钟就能精确“问诊”骨质疏松症，准确率超过90%……

可见，超级计算机能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量，特点主要是极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度，因此它可以在多个领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。

超算是一个国家综合实力的体现，其雄浑的算力已经发挥出巨大的应用价值。比如在国防科技，工业化，航天卫星等领域，其次在诸如气象，物理，探测等领域显现出它的优势。人工智能、深入学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域超算也发挥着重要的作用。

科学家们预测，在未来的 5G 时代，超算还将发展为共享服务器云计算的形式，发挥它极强运算速度和大批量数据处理的优势。甚至，因为有着无与伦比的计算速度，超级计算机可以用来模拟核武器试爆，提供大量无限接近于实际数据的实验数据，模拟各种爆炸环境，这样，国家不需要再进行真实的核爆炸，只需通过高性能计算机的模拟试验，就能得到和真实的核试验一样的数据，从而完成核武器的研发。

海南大学信息科学技术学院叶春杨教授表示，超算也有“先天不足”，超算所包含的CPU（中央处理器）越多，计算能力越强，所需要的能耗就越高，所需要的协同技术及冷却等要求也越高。

量子计算潜力巨大

量子计算确实是被寄予厚望的。各方资料显示，科技巨头和各国政府一直在努力发展量子计算，在这个新兴行业中，谷歌、IBM、微软等科技巨头正在展开一场厮杀，都希望能把开发者吸引到各自的量子平台上。

据香港《南华早报》网站在12月1日报道中说道，量子，人类大脑已知的这个最微小的领域对国家安全、商务、医学、武器以及与计算机和网络相关的几乎一切事物都将有重大影响。这是因为量子计算在速度和功率方面有望比现有最大超级计算机还要高出多个数量级。难怪中国、美国和欧盟都在激烈争夺这个高科技“必杀技”。

而日前谷歌发布的成就主要在于建成了“西克莫”量子计算机，可在3分20秒内完成随机取样计算。谷歌的这款量子计算机有54个超导量子位元，其中在测试期间工作的超导量子位元有53个。它的计算任务是“证明随机数发生器产生数字的随机性”。

谷歌宣称，面对同样的问题，国际商用机器公司（IBM）的“顶点”超级计算机大约需要1万年才能解决。谷歌称这是量子计算机发展的一个重要里程碑，并宣称自己已经成功实现了“量子霸权”。对于这一成果，特朗普的大女儿伊万卡都忍不住第一时间发出贺电。

不过，国际商用机器公司对此表示异议，它说只需略加调整程序，“顶点”就能在2天半之内解决同样的问题。但是，这等于默认了量子计算的强大能力。

量子计算和超算的两者的原理有什么不同？用专业术语解释，量子计算机就是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。

叶春杨教授表示，简单地说，传统计算机以“比特”为单位进行“思考”，利用二进制0和1来计算。量子计算机利用的是量子态，不仅仅是0和1，可以是多个状态或“叠加态”，就像钢琴的和弦，所有量子的一个单位能储存和处理的数据也就更多，所以它的能力很强，相当于多个计算机同时进行。

解决实际问题还需数年时间

美国谷歌公司研究人员在发表量子计算突破的这篇论文中指出，尽管这台计算机实现了“量子霸权的实验”，并预示着“备受期待的计算范式的出现”，但它只能够执行单一的、高度技术性的计算，量子计算机距离解决实际问题还需要数年时间。

开发量子计算机竞争中，谷歌最大竞争对手IBM公司。IBM研究主管吉尔在接受英国媒体采访时表示，谷歌新开发的系统只是专门为解决单个问题而设计的硬件，并不是一台通用计算机。

浙江大学物理系尹艺教授认为，谷歌量子计算团队已经深耕超导量子芯片多年，这个实验代表了现阶段量子计算机发展的最高水平。他们通过在“西克莫”处理器实现的复杂量子体系的演化，生成了一组随机序列，进行了随机电路采样的实验，完成了对量子优越性的实验展示。同时，0033990威尼斯也需要知道，这个工作仅仅完成了第一步，仅仅是展现了量子计算机强大的计算潜力，当下还未实现量子比特的纠错，真正实现量子计算机还需要持续的进一步工作。

叶春杨教授认为，量子计算机具有更好的发展前景。未来超级计算机完全有可能被量子计算机取代，这种取代可能比机械化取代人力更具有震撼性。谷歌公司举动后续效果可能会慢慢呈现。目前量子计算机的主要问题是准确性问题，而且都是针对特定问题的，还没有实现通用的量子计算机。如果这些都实现了，那就可以完全取代超级计算机了。目前全世界都在加大量子计算机的投入，估计未来10年会有很大的突破。

借用经济历史学家卡洛塔·佩雷兹的理念，革命性的技术总会经过一段“镀金时代”，所以，0033990威尼斯没有什么理由认为量子计算会脱离这个路径。

来源：科技日报