量子计算机与超级计算机有什么不同

发布网友 发布时间：2022-03-25 07:04

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懂视网 时间：2022-03-25 11:26

量子计算机和普通计算机的区别是：

　　

　　1、量子计算机的特点主要是运行速度较快、而普通计算机速度慢。

　　

　　2、量子计算机处置信息能力较强、应用范围较广。一般计算机比较起来就慢一些。

　　

　　3、量子计算机信息处理量愈多，对于量子计算机实施运算也就愈加有利，也就更能确保运算具备精准性，但是普通计算机处理量越多就负载越大，就会变慢。

　　

　　量子计算机（quantum computer）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。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。量子计算机的概念源于对可逆计算机的研究。研究可逆计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题。量子论的一些基本论点显得并不“玄乎”，但它的推论显得很“玄”。我们假设一个“量子”距离也就是最小距离的两个端点A和B。按照量子论，物体从A不经过A和B中的任何一个点就能直接到达B。换句话说，物体在A点突然消失，与此同时在B点出现。除了神话，你无法在现实的宏观世界找到一个这样的例子。量子论把人们在宏观世界里建立起来的“常识”和“直觉”打了个七零八落。

热心网友 时间：2022-03-25 08:34

量子计算机是未来计算机，而超级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。

热心网友 时间：2022-03-25 09:52

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“*”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。