量子计算机与超级计算机有什么不同

作者&投稿:朝斌 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
超级计算机和量子计算机有什么区别?~

超级计算机和量子计算机有很大的区别,首先是运算速度上,根据有关科技方面的报道,超级计算机一百年的计算量,量子计算机只需要几秒钟,其次量子计算机更加小型轻量化,而超级计算机体积较大,身材笨重。未来计算机的发展方向,就是量子计算机。


量子计算机是未来计算机,而超级bai计算机是现代存在的超高速计算机。

要深入了解这两个概念之间的区别与联系,需要引入一个概念:摩尔定律。

什么是摩尔定律?

1956年,戈登·摩尔提出摩尔定律:

当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

这就是大家非常熟悉的摩尔定律。

伴随着晶体管越来越小,计算机硬件能力逐步变得越来越强,以计算机的核心器件CPU为例,目前CPU里的晶体管已经能够做到10nm那么小了,如下图所示就是在摩尔定律的发展之下,CPU晶体管越变越小的趋势:

而最早的晶体管,是非常大的,下图就是世界上第一个晶体管:

可以肯定的说,计算机的性能加速轨迹,就是晶体管变小的历史轨迹,也就是说,只有让晶体管变得更小,我们才能更进一步的获得更快的计算机硬件运算性能。

量子计算机的出现是来解决即将失效的摩尔定律

但问题是,摩尔定律是宏观世界的定律,如果晶体管继续缩小,缩小到量子状态(比原子还小)时,摩尔定律就失效了。

于是大家就一致的想到了量子计算机,但量子计算机首先要解决的是稳定性问题,因为量子态就代表不稳定,所以目前量子计算机仍未取得重大突破。

但目前谷歌等巨头已经在大量投入资源研发量子计算机,希望能够在摩尔定律失效之前,我们能够取得成功。

所以说,量子计算机的出现,其实就是用来解决即将要失效的摩尔定律。

超级计算机的发展仍是在摩尔定律之下

与量子计算机不同的是,超级计算机频繁出现在新闻上,也是实实在在的计算机,并非虚拟概念,比如大家所熟知的“天河二号”“神威太湖之光”等。

虽然超级计算机的运算速度飞快,比如“天河二号”达到了3.39亿亿次每秒,而“神威太湖之光”也达到了9.3亿亿次每秒,但超级计算机仍然跟我们手里用的电脑没有本质区别,它们的发展仍然遵循着摩尔定律。

未来的计算机发展之路该何去何从?

无论是超级计算机,还是我们普通使用的计算机,最终都会在摩尔定律失效之后,停止发展。

而想要继续获得更好更快的计算机运算能力,就必须提前规划未来发展之路,否则人类的科技发展将停滞,正因为如此,全世界的人类都在思考,未来的计算机发展之路该何去何从?

从目前来看,有两条路可走:

1)量子计算机

目前各大科技巨头包括谷歌,都在投入大量资金研发量子计算机,希望能够在摩尔定律失效后,接管我们当前的传统计算机发展之路;

2)云计算

如果量子计算机迟迟无法取得突破,那么比较切实可行的办法,就是云计算了。

通过云计算来获取更加快速的运算性能,是完全可以做到的,目前的云计算可以实现10万亿次的运算能力了,这绝对是远超当前的超级计算机了。

近三十年来,物理学家们一直在谈论和研发量子计算技术。星期三,谷歌在《自然》杂志上发表一篇研究论文,详细介绍了量子计算机性能是如何远远超越传统计算机,实现科学家所谓的“量子霸权”的。包括IBM,英特尔和微软在内的许多其他公司,都在研发自己的量子计算机,它们将会彻底改变计算世界。想知道什么是量子计算技术以及它与传统超级计算机之间的区别吗?本文将简要阐述这一问题。
“量子霸权”指的是,量子计算机的计算能力提升到传统计算机无法企及的水平。过去10多年来,谷歌一直在开发自主量子计算芯片。它的Sycamore芯片有54个量子位,但其中有一位不能正常运行。这意味着谷歌的量子计算机有53个量子位。
据谷歌称,它的量子计算机完成一项复杂的计算任务仅需200秒。如果在IBM Summit——世界上处理能力最强大的超级计算机——上完成相同的任务,将需要约1万年。Summit运算能力为200 Pflop(每秒1千万亿次运算)。这意味着谷歌量子计算机的处理能力,比世界上处理能力最强大的超级计算机强大15亿倍!
理解量子计算机和传统超级计算机之间的区别
超级计算机的工作原理,与其他传统计算机——例如智能手机和运行Windows的计算机——相同。这些电子设备利用逻辑电路完成计算任务,利用存储器单元来存储结果。它们是二进制系统,以“0”或“1”的形式存储信息。
传统计算机执行一系列的“如果这样,那么那样”的任务。因此,如果在每种可能性出现的机率基本相等的情况下,它们完成一项计算任务可能需要大量时间。
量子计算技术的开端,正值超级计算机处理能力的增长放缓之际。量子计算机不遵循标准的物理定律。虽然传统计算机坚守“如果这样,那么那样”的逻辑,量子计算机可以利用其“如果这样,那么那样,或同时这样和那样”的逻辑,探索无限的可能性。这使它能在同一时间评估不止一种可能性。
传统计算机以“0”或“1”的形式存储和处理数据。但量子计算机利用量子位,通过“量子叠加”现象,同时存储、处理“0”和“1“的不同状态。
只添加一个量子位,就能将量子计算机同时探索的方案数量翻一番。这就是科学家们努力为量子计算机增加更多量子位的原因。
据科学家称,量子计算机的计算能力将以“双指数速度”增长。相比之下,传统计算机性能一直以摩尔定律的速度增长,每18个月翻一番。
但在量子计算机的发展方面,事情并不像听起来那样乐观。量子计算机会产生巨大的噪声,科学家们仍然在试图降低这种噪声。此外,量子计算机的数据处理速度很快,这使得其在处理数据时出现的错误很难识别和纠正。量子计算机还可能会丢失一些数据。谷歌和其他公司的研究人员正在开发纠错方法,使计算机避开这些问题。
未来:量子计算机会取代传统计算机?
量子计算机仍然处于实验室研发阶段,要成为主流计算技术还需要数年时间。从2020年开始,谷歌将允许美国能源部、大众和戴姆勒使用其量子计算机。谷歌将通过互联网以云服务的形式对外提供量子计算机服务。
在量子计算机成为主流计算技术前,从事量子计算机研发的公司必须克服诸多挑战。过高的噪声、数据丢失和错误只是量子计算机面临的几个挑战。他们还必须找到一个解决方案,解决量子处理器只有在接近绝对零度的环境下才能正常运行的问题。即使环境温度出现0.01%的变化,也会影响到它们的计算能力。另外,量子计算机的成本非常高。
量子计算技术正处于起步阶段。量子计算机当前所处的阶段,与1980年代的传统计算机相似。想一下过去三、四十年计算机取得发多大的发展。
科学家曾表示,量子计算机将不会是超级计算机,或任何其他传统计算机的终结者。开发谷歌量子计算机的研究人员之一哈特穆特·内文(Hartmut Neven)表示,量子计算机将成为传统计算机的“加速器”。在可预期的将来,量子计算机将只用于人工智能和其他特定任务。
去年,波士顿咨询集团表示,量子计算机将“颠覆”包括农业、密码、机器学习、人工智能和药物在内的多个领域。它们可以用来帮助设计新药物,开发新材料,加快产品开发速度。

量子计算机与超级计算机的区别



量子计算机有哪些特点?
答:这样,在理论上就可以成为一台量子计算机了。量子计算机是通过使处理数字信息的人们熟知的分立特性与量子力学奇异的分立特性相对应而进行计算的。在量子计算机中半翻转的量子位则开辟了新型计算的途径。量子计算机具有量子并行性和运行速度非常快的特点,它可以用于模拟其他的量子系统,可以用于大数的分解因子。

量子计算机为什么会比传统计算机快
答:当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。经典计算机:1.其输入态和输出态都是经典信号,即:其输入态和输出态都是某一力学量的本征态。所有的输入态均相互正交。对经典计算机不可能输入叠加态。2.经典计算机内部的每一步变换都演化为正交态,而一般的量子变换没有...

1、什么是量子计算机
答:量子位(qubit)是量子计算机的基本单元,与传统计算机中的二进制位不同,它可以同时处于多个状态,这为量子计算机带来了极大的计算优势。在理论上,一台具有50~60个量子位的计算机就可以超越当前世界上最强大的超级计算机。量子计算机的应用领域量子计算机在科学、工业、国防和金融等领域都有着广泛的应用前景...

谷歌实现量子霸权,量子计算机将胜过最先进传统超级计算机吗?_百度...
答:前几日谷歌宣布实现了量子霸权,他们通过对超负荷的计算机实验,使用量子技术来通过进行检验,那么结果是三分十秒,这样的检验结果也就意味着未来大负荷的处理,是需要量子技术来进行完成的。因此很多人就担心量子计算机出现将会取代传统超级计算机。其实我觉得这两者之间有关系,但是也并没有完全的关系,首先...

什么是超级计算机
答:这些新型计算器不仅可以提高计算速度和效率,还可以解决针对某些问题的特定需求。例如,量子计算机可以用于加密和材料科学研究等方面,而CPU则可以进行高性能计算和人工智能应用等。总体而言,超级计算机是一种高级技术的产物,能够提供高性能的计算、存储和处理,为各个领域的科学研究和商业应用带来了巨大的推动...

相对于传统设备量子计算机的计算能力强了多少?
答:如果将传统计算机比作自行车,量子计算机就好比飞机。使用亿亿次的“天河二号”超级计算机求解一个亿亿亿变量的方程组,所需时间为100年。而量子计算机的计算能力跟其所能控制的量子数量有关,专家预计十年内,超导量子操纵能够做到100个粒子,这样就意味着这量子计算机的计算能力能够达到目前世界所有计算能力...

什么是“量子计算机”?对国家的发展有着怎样的重要性?
答:量子计算机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, 量子计算机的精确高速的计算,可以解决什么超级计算机解决不了的问题,推动科学研究的进步,同时推动我国在人工智能研究方面的进一步发展

什么叫计算机
答:是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。二、特点:1、超级计算机是计算机中功能...

量子计算机是个什么东西?为什么说它可以改变世界?
答:(4)保密通信:不仅在我们生活的相似方面,而且由于不可克隆的原则,量子计算机对加密通信的加密不能在入侵者不被发现的情况下进行翻译和窃听,这取决于量子计算机本身的特性。量子计算机的理论运行速度远远超出任何传统的超级计算机。这种计算机或将使得人们在原子层面对物质状态进行模拟成为可能,从而可以重塑新...

量子计算机具有天然的什么处理能力
答:02秒的时间。量子比特的叠加使量子计算机具有固有的并行性。根据物理学家David Deutsch的说法,这种并行性允许量子计算机同时处理一百万次计算。一个50量子比特位计算机将等同于传统超级计算机的处理能力,该计算机可以以每秒数万亿次浮点运算运行。今天通用的家庭台式计算机以每秒数十亿次浮点运算的速度运行。