Tietojenkäsittely on edennyt uskomattoman pitkän tien viimeisten vuosikymmenten aikana. Olemme keskellä teknologista vallankumousta, ja koneet kehittyvät vuosi vuodelta. Kahdella erityisen edistyneellä keksinnöllä, supertietokoneella ja kvanttitietokoneella, on massat sovelluksia ja potentiaalia. Mutta mitä eroa on supertietokoneella ja kvanttitietokoneella, ja kumpi on parempi?
Mikä on supertietokone?
Supertietokoneet ovat valtavia järjestelmiä joka voi kattaa kokonaisia huoneita. Nämä koneet eivät näytä millään tyypilliseltä pöytätietokoneeltasi tai kannettavalta tietokoneeltasi. Sen sijaan supertietokoneet koostuvat suurista prosessoriryhmistä, jotka kaikki työskentelevät yhdessä tietyn tavoitteen saavuttamiseksi.
Supertietokoneet syntyivät ensimmäisen kerran 1960-luvulla, kun CDC (Control Data Corporation) 6600 luotiin. Tätä pidetään ensimmäisenä koskaan rakennettuna supertietokoneena, ja se oli noin kymmenen kertaa tehokkaampi kuin tavalliset tietokoneet tuolloin. Mutta asiat ovat menneet hyvin pitkälle sen jälkeen.
Nykypäivän supertietokoneet ovat vähintäänkin erittäin tehokkaita. Mutta tämä kaikki on tietysti suhteellista. CDC 6600 oli ilmiö tietojenkäsittelyssä, mutta sitä ei pidettäisi nykyään mitenkään erikoisena. Kesti vain puoli vuosikymmentä, ennen kuin CDC 7600 päihitti sen. Joten pidä tämä mielessä, kun harkitset supertietokoneiden tehoa nykyään.
Kuten oma tietokoneesi, supertietokoneet voivat käsitellä ja tallentaa tietoja, mutta menevät paljon pidemmälle. Nämä koneet voivat suorittaa uskomattoman monimutkaisia laskelmia ja simulaatioita, joita ihmiset tai tietokoneet, joita käytämme jokapäiväisessä elämässämme, eivät koskaan pystyisi saavuttamaan. He voivat myös suorittaa nopeasti prosesseja, joiden suorittaminen tavallisella tietokoneella voi kestää kuukausia tai vuosia.
Esimerkiksi moderni supertietokone voisi ennustaa ydinräjähdyksen tuloksen, tuottaa erittäin monimutkaisia malleja aivoista ja jopa simuloida maailmankaikkeuden alkuperää. Näiden koneiden ominaisuudet ovat jokseenkin hämmentäviä, ja ne ovat osoittautuneet hyödyllisiksi useilla eri aloilla.
Mutta ytimessä supertietokoneissa on samat mutterit ja pultit kuin tavallisissa tietokoneissa. Erona on, että nämä tietokoneet ovat valtavia ja koostuvat tuhansista tai sadaista tuhansista CPU: t (keskusyksiköt), ja siksi siinä on huomattavasti suurempi prosessointiteho kuin tavallisessa tietokoneessasi. Päivittäin käyttämässäsi tietokoneessa on luultavasti kourallinen suoritinytimiä, joistakin vain yksi. Kuvittele siis, mitä voitaisiin saavuttaa, jos sen tehoa kasvatettaisiin monta, monta kertaa.
Supertietokoneet ovat kiehtovia, mutta uskomattoman kalliita rakentaa ja ylläpitää. Yhteen supertietokoneeseen voidaan kaataa miljoonia dollareita, ja niiden toiminnassa tarvitaan valtavia määriä sähkötehoa.
Ja jopa näillä erittäin kehittyneillä koneilla on rajoituksensa. Erityisesti supertietokoneiden kyvyt rajoittuvat niiden kokoon. Tämän päivän supertietokoneet ovat jo valtavia ja maksavat paljon rahaa. Joten mitä isommaksi supertietokone tulee, sitä kalliimmaksi se tulee.
Tämän lisäksi supertietokoneet tuottavat valtavia määriä lämpöä, joka on poistettava ylikuumenemisen estämiseksi. Kaiken kaikkiaan supertietokoneiden käyttö on erittäin kallis ja tyhjentävä prosessi. Lisäksi on joitakin ongelmia, joita supertietokoneet eivät voi ratkaista yksinkertaisesti siksi, että ne ovat liian monimutkaisia.
Suhteellisen uudella pelaajalla tietokonepelissä voisi kuitenkin olla kyky ylittää supertietokoneet ja saavuttaa se, mitä he eivät voi: kvanttitietokoneet.
Mikä on kvanttitietokone?
The kvanttilaskennan käsite syntyi ensimmäisen kerran 1980-luvulla. Tänä aikana pioneerit, kuten Richard Benioff, Richard Feynman ja Yuri Manin, osallistuivat kvanttilaskentateorian kehittämiseen. Mutta tällä hetkellä kvanttilaskenta oli vain idea, eikä sitä ollut koskaan sovellettu tosielämässä.
Kahdeksantoista vuotta myöhemmin, vuonna 1998, Isaac Chuang, Neil Gershenfeld ja Mark Kubinec loivat ensimmäisen kvanttitietokoneen. Tämän tietokoneen prosessointinopeus on alkeellinen verrattuna nykypäivän edistyneimpiin kvanttitietokoneisiin, mutta tämän lajissaan ensimmäisen koneen kehitys oli aivan vallankumouksellista.
Kuten yllä olevasta kuvasta näet, kvanttitietokoneet eivät näytä millään tyypillisiltä tietokoneilta. Tämä johtuu siitä, että ne toimivat radikaalisti eri tavoin. Kun tietokoneet ja supertietokoneet käyttävät binäärikoodia tietojen tallentamiseen, kvanttitietokoneet käyttävät pieniä yksiköitä, jotka tunnetaan nimellä kubitit (tai kvanttibitit).
Qubitit ovat käsittämättömän pieniä. Ne on valmistettu vielä pienemmistä kvanttijärjestelmistä, kuten protoneista ja elektroneista, jotka ovat atomien peruskomponentteja. Kubiteissa on hienoa, että ne voivat esiintyä useissa tiloissa kerralla. Puretaan tämä.
Binäärikoodi on vain sitä, binääri. Tämä tarkoittaa, että bitit voivat olla vain nollana tai ykkösenä, mikä voi olla rajoittavaa edistyneiden prosessien suorittamisessa. Toisaalta kubitit voivat esiintyä samanaikaisesti useissa tiloissa, joita kutsutaan kvanttisuperpositioksi. Qubitit voivat myös saavuttaa kvanttiketumisen, jossa kubitit liittyvät toisiinsa.
Kvanttisuperpositiota käyttämällä kvanttitietokoneet voivat harkita useita kubittikokoonpanoja kerralla, mikä tekee erittäin monimutkaisten ongelmien ratkaisemisesta paljon helpompaa. Ja kvanttisekoittumisen kautta kaksi kubittia voi olla samassa tilassa ja vaikuttaa toisiinsa matemaattisesti ennustettavilla tavoilla. Tämä edistää kvanttitietokoneiden prosessointikykyä.
Kaiken kaikkiaan kyky tarkastella useita tiloja samanaikaisesti antaa kvanttitietokoneille mahdollisuus ratkaista erittäin monimutkaisia laskelmia ja suorittaa erittäin edistyneitä simulaatioita.
Useat yritykset työskentelevät parhaillaan kvanttitietokoneiden kehittämisen parissa, mukaan lukien IBM ja Google. Esimerkiksi mukaan Uusi TiedemiesVuonna 2019 Google väitti, että sen kvanttitietokone, Sycamore, ylitti ominaisuuksiltaan supertietokoneen. Google totesi, että Sycamore voisi ratkaista 200 sekunnissa laskelman, jonka suorittamiseen supertietokoneella menisi 10 000 vuotta.
Mutta vain kaksi vuotta myöhemmin, jälleen, kuten Uusi TiedemiesKiinassa kehitettiin ei-kvanttialgoritmi, joka mahdollisti tavallisten tietokoneiden ratkaisemisen sama ongelma muutamassa tunnissa, mikä tarkoittaa, että supertietokone pystyisi varmasti ratkaisemaan sen, liian.
Joten koko kvanttilaskennan kentällä roikkuu suuri "jos". Tämä tekniikka on vielä hyvin alkuvaiheessa, ja sillä on vielä pitkä matka, ennen kuin sitä voidaan luottaa vaihtoehtona supertietokoneille.
Kvanttitietokoneita on uskomattoman vaikea rakentaa ja ohjelmoida, ja niissä on edelleen korkea virheprosentti. Tämän lisäksi kvanttitietokoneiden nykyinen prosessointiteho tekee niistä täysin sopimattomia tyypillisiin sovelluksiin. Tämän seurauksena kvanttilaskennan on käytävä läpi monia kasvukipuja, ennen kuin siitä tulee luotettava ja laajalti käytetty tekniikka.
Supertietokoneet ovat tämän hetken suosikki
Vaikka kvanttitietokoneilla on potentiaalia ylittää huomattavasti supertietokoneet, tämä on edelleen suurelta osin hypoteettista. Eräänä päivänä saatamme nähdä kvanttilaskennan edistyvän pisteeseen, jossa supertietokoneita ei enää tarvita. Ei voida kiistää, että tällä alalla on jo tapahtunut valtavaa kehitystä. Mutta toistaiseksi kvanttitietokoneet ovat vielä alkuvaiheessaan, ja saattaa kestää vuosikymmeniä ennen kuin niistä tulee valtavirtaa.
