Компютрите изминаха невероятно дълъг път през последните няколко десетилетия. Ние сме в технологична революция, като машините стават все по-напреднали с всяка година. Две изключително напреднали изобретения, суперкомпютърът и квантовият компютър, имат множество приложения и потенциал. Но каква е разликата между суперкомпютър и квантов компютър и кой е по-добър?
Какво е суперкомпютър?
Суперкомпютрите са огромни системи които могат да обхващат цели стаи по размер. Тези машини не приличат на типичния настолен компютър или лаптоп. По-скоро суперкомпютрите се състоят от големи групи процесори, всички работещи заедно за постигане на определена цел.
Суперкомпютрите се появяват за първи път през 60-те години на миналия век, след създаването на CDC (Control Data Corporation) 6600. Това се смята за първия суперкомпютър, създаван някога, и е около десет пъти по-мощен от стандартните компютри по това време. Но оттогава нещата са изминали много дълъг път.
Днешните суперкомпютри са меко казано изключително мощни. Но, разбира се, всичко това е относително. CDC 6600 беше феномен в компютрите, но днес не би се възприемал като нищо особено. В крайна сметка отне само половин десетилетие, за да бъде засенчен от CDC 7600. Така че, имайте това предвид, когато разглеждате мощта на суперкомпютрите днес.
Подобно на вашия собствен компютър, суперкомпютрите могат да обработват и съхраняват данни, но отиват много по-далеч от това. Тези машини могат да извършват невероятно сложни изчисления и симулации, които никога не биха могли да бъдат постигнати от хора или компютри, които всички използваме в ежедневието си. Те могат също така бързо да извършат процеси, чието изпълнение на обикновен компютър може да отнеме месеци или години.
Например, модерен суперкомпютър може да предвиди резултата от ядрена експлозия, да създаде много сложни модели на мозъка и дори да извърши симулации на произхода на Вселената. Възможностите на тези машини са донякъде умопомрачителни и се оказаха полезни в редица различни индустрии.
Но в основата си суперкомпютрите имат същите гайки и болтове като обикновените компютри. Разликата е, че тези компютри са огромни и се състоят от хиляди или стотици хиляди CPU (централни процесори), и следователно разполагат със значително по-висока мощност на обработка от вашия стандартен компютър. Компютърът, който използвате ежедневно, вероятно има шепа процесорни ядра, като някои имат само едно. И така, представете си какво може да се постигне, ако силата му се увеличи много, много пъти.
Суперкомпютрите са очарователни, но невероятно скъпи за изграждане и поддръжка. Милиони долари могат да бъдат изсипани в един суперкомпютър и са необходими огромни количества електрическа енергия, за да ги поддържат работещи.
И дори тези изключително напреднали машини имат своите ограничения. По-специално, възможностите на суперкомпютрите са ограничени до техния размер. Днешните суперкомпютри вече са огромни и струват много пари за експлоатация. И така, колкото по-голям става един суперкомпютър, толкова по-скъп става.
Освен това суперкомпютрите генерират огромни количества топлина, които трябва да бъдат отстранени, за да се предотврати прегряване. Като цяло използването на суперкомпютри е много скъп и изчерпателен процес. Освен това има някои проблеми, които суперкомпютрите не могат да разрешат просто защото са твърде сложни.
Въпреки това, сравнително нов играч в компютърната игра може да притежава способността да надмине суперкомпютрите и да постигне това, което те не могат: квантови компютри.
Какво е квантов компютър?
The концепция за квантово изчисление за първи път възниква през 80-те години. През това време пионери като Ричард Бениоф, Ричард Файнман и Юрий Манин допринесоха за разработването на теорията за квантовите изчисления. Но в този момент квантовите изчисления са били само идея и никога не са били прилагани в реални условия.
Осемнадесет години по-късно, през 1998 г., Исак Чуанг, Нийл Гершенфелд и Марк Кубинец създават първия квантов компютър. Скоростта на обработка на този компютър е елементарна в сравнение с днешните най-модерни квантови компютри, но разработването на тази първа по рода си машина не беше нищо друго освен революционно.
Както можете да видите на изображението по-горе, квантовите компютри не приличат на типичните компютри. Това е така, защото те действат по драстично различни начини. Докато компютрите и суперкомпютрите използват двоичен код за съхраняване на информация, квантовите компютри използват малки единици, известни като кубити (или квантови битове).
Кубитите са невъобразимо малки. Те са направени от още по-малки квантови системи, като протони и електрони, основните компоненти на атомите. Страхотното при кубитите е, че те могат да съществуват в множество състояния едновременно. Нека разбием това.
Двоичен код е точно това, двоично. Това означава, че битовете могат да съществуват само като нула или единица, което може да бъде ограничаващо, когато става въпрос за извършване на напреднали процеси. От друга страна, кубитите могат да съществуват едновременно в множество състояния, известни като квантова суперпозиция. Кубитите могат също така да постигнат квантово заплитане, при което двойки кубити се свързват заедно.
Използвайки квантова суперпозиция, квантовите компютри могат да разглеждат множество конфигурации на кубити наведнъж, което прави много по-лесно решаването на много сложни проблеми. И чрез квантовото заплитане два кубита могат да съществуват в едно и също състояние и да си влияят един на друг по математически предвидими начини. Това допринася за способността за обработка на квантовите компютри.
Като цяло способността да се разглеждат множество състояния едновременно дава на квантовите компютри потенциал за решаване на изключително сложни изчисления и изпълнявайте много напреднали симулации.
В момента различни компании работят върху разработването на квантови компютри, включително IBM и Google. Например, според Нов учен, през 2019 г. Google заяви, че неговият квантов компютър, Sycamore, надминава суперкомпютър по своите възможности. Google заяви, че за 200 секунди Sycamore може да реши изчисление, което ще отнеме на суперкомпютър 10 000 години.
Но само две години по-късно, отново, според Нов учен, в Китай беше разработен неквантов алгоритъм, който направи възможно решаването на обикновени компютри същият проблем само за няколко часа, което означава, че суперкомпютър със сигурност ще може да го реши, също.
И така, има голямо „ако“ над цялата област на квантовите изчисления. Тази технология все още е в много ранен етап и трябва да измине дълъг път, преди да може да се разчита на нея като алтернатива на суперкомпютрите.
Квантовите компютри са невероятно трудни за изграждане и програмиране и все още имат висок процент грешки. Освен това текущата мощност на обработка на квантовите компютри ги прави напълно неподходящи за типични приложения. В резултат на това квантовите компютри трябва да преминат през много проблеми, преди да се превърнат в надеждна и широко използвана технология.
Суперкомпютрите са предпочитани за сега
Въпреки че квантовите компютри имат потенциала значително да надминат суперкомпютрите, това все още е до голяма степен хипотетично. Един ден може да видим как квантовите изчисления напредват до точката, в която суперкомпютрите вече не са необходими. Не може да се отрече, че вече са направени огромни разработки в тази област. Но засега квантовите компютри все още са в начален стадий и може да отнеме десетилетия, преди да станат масови.