Výpočtová technika prešla za posledných niekoľko desaťročí neuveriteľne dlhou cestou. Sme uprostred technologickej revolúcie, pričom stroje sú z roka na rok vyspelejšie. Dva mimoriadne pokročilé vynálezy, superpočítač a kvantový počítač, majú množstvo aplikácií a potenciál. Aký je však rozdiel medzi superpočítačom a kvantovým počítačom a ktorý je lepší?
Čo je superpočítač?
Superpočítače sú obrovské systémy ktoré môžu zaberať celé miestnosti. Tieto stroje nevyzerajú nič ako váš typický stolný počítač alebo notebook. Superpočítače sa skladajú z veľkých skupín procesorov, ktoré spolupracujú na dosiahnutí konkrétneho cieľa.
Superpočítače sa prvýkrát objavili v 60-tych rokoch, po vytvorení CDC (Control Data Corporation) 6600. Toto je považované za prvý superpočítač, aký bol kedy skonštruovaný a bol približne desaťkrát výkonnejší ako štandardné počítače tej doby. Odvtedy však veci prešli veľmi ďaleko.
Dnešné superpočítače sú prinajmenšom mimoriadne výkonné. Ale, samozrejme, toto všetko je relatívne. CDC 6600 bol fenoménom vo výpočtovej technike, ale dnes by sa naň nepovažovalo nič zvláštne. Napokon trvalo len pol desaťročia, kým ho zažiaril CDC 7600. Majte to teda na pamäti, keď uvažujete o sile dnešných superpočítačov.
Rovnako ako váš vlastný počítač, aj superpočítače dokážu spracovávať a ukladať údaje, ale idú oveľa ďalej. Tieto stroje dokážu vykonávať neuveriteľne zložité výpočty a simulácie, ktoré by nikdy nemohli dosiahnuť ľudia alebo počítače, ktoré všetci používame v každodennom živote. Môžu tiež rýchlo vykonávať procesy, ktoré bežnému počítaču môžu trvať mesiace alebo roky.
Napríklad moderný superpočítač by mohol predpovedať výsledok jadrového výbuchu, vytvárať veľmi zložité modely mozgu a dokonca vykonávať simulácie pôvodu vesmíru. Schopnosti týchto strojov sú trochu ohromujúce a ukázali sa ako užitočné v rade rôznych priemyselných odvetví.
Ale vo svojom jadre majú superpočítače rovnaké matice a skrutky ako bežné počítače. Rozdiel je v tom, že tieto počítače sú obrovské a pozostávajú z tisícok alebo stoviek tisíc CPU (centrálne procesorové jednotky), a preto majú oveľa vyšší výpočtový výkon ako váš štandardný počítač. Počítač, ktorý denne používate, má pravdepodobne niekoľko jadier CPU, pričom niektoré majú iba jedno. Predstavte si teda, čo by sa dalo dosiahnuť, keby sa jeho sila mnohonásobne zvýšila.
Superpočítače sú fascinujúce, ale neuveriteľne drahé na výstavbu a údržbu. Do jediného superpočítača sa dajú naliať milióny dolárov a na udržanie ich prevádzky je potrebné obrovské množstvo elektrickej energie.
A aj tieto vysoko pokročilé stroje majú svoje obmedzenia. Najmä schopnosti superpočítačov sú obmedzené ich veľkosťou. Dnešné superpočítače sú už teraz obrovské a ich prevádzka stojí veľa peňazí. Takže čím je superpočítač väčší, tým je drahší.
Okrem toho superpočítače generujú obrovské množstvo tepla, ktoré je potrebné odstrániť, aby sa zabránilo prehriatiu. Celkovo vzaté, používanie superpočítačov je veľmi drahý a vyčerpávajúci proces. Okrem toho existuje niekoľko problémov, ktoré superpočítače nedokážu vyriešiť jednoducho preto, že sú príliš zložité.
Relatívne nový hráč v počítačovej hre by však mohol mať schopnosť prekonať superpočítače a dosiahnuť to, čo nemôžu: kvantové počítače.
Čo je kvantový počítač?
The koncept kvantových počítačov prvýkrát vznikol v 80. rokoch 20. storočia. Počas tejto doby priekopníci ako Richard Benioff, Richard Feynman a Yuri Manin prispeli k rozvoju teórie kvantových výpočtov. Ale v tomto okamihu bola kvantová výpočtová technika len nápad a nikdy nebola aplikovaná v reálnom svete.
O osemnásť rokov neskôr, v roku 1998, vytvorili Isaac Chuang, Neil Gershenfeld a Mark Kubinec prvý kvantový počítač. Rýchlosť spracovania tohto počítača je v porovnaní s dnešnými najvyspelejšími kvantovými počítačmi základná, no vývoj tohto stroja prvého svojho druhu nebol ničím menším než revolučným.
Ako môžete vidieť na obrázku vyššie, kvantové počítače nevyzerajú ako typické počítače. Je to preto, že fungujú drasticky odlišnými spôsobmi. Zatiaľ čo počítače a superpočítače používajú na ukladanie informácií binárny kód, kvantové počítače používajú malé jednotky známe ako qubity (alebo kvantové bity).
Qubity sú nepredstaviteľne malé. Sú vyrobené z ešte menších kvantových systémov, ako sú protóny a elektróny, základné zložky atómov. Na qubitoch je skvelé to, že môžu existovať vo viacerých stavoch naraz. Poďme si to rozobrať.
Binárny kód je len to, binárne. To znamená, že bity môžu existovať iba ako nula alebo jednotka, čo môže byť obmedzujúce, pokiaľ ide o vykonávanie pokročilých procesov. Na druhej strane môžu Qubity existovať súčasne vo viacerých stavoch, známych ako kvantová superpozícia. Qubity môžu tiež dosiahnuť kvantové zapletenie, v ktorom sa páry qubitov spájajú.
Pomocou kvantovej superpozície môžu kvantové počítače uvažovať o viacerých konfiguráciách qubit naraz, vďaka čomu je oveľa jednoduchšie riešiť veľmi zložité problémy. A prostredníctvom kvantového zapletenia môžu dva qubity existovať v rovnakom stave a navzájom sa ovplyvňovať matematicky predvídateľnými spôsobmi. To prispieva k spracovateľskej schopnosti kvantových počítačov.
Celkovo možno povedať, že schopnosť zvažovať viacero stavov súčasne dáva kvantovým počítačom potenciál riešiť mimoriadne zložité výpočty a spúšťať vysoko pokročilé simulácie.
Na vývoji kvantových počítačov v súčasnosti pracujú rôzne spoločnosti vrátane IBM a Google. Napríklad podľa Nový vedec, v roku 2019 Google tvrdil, že jeho kvantový počítač Sycamore svojimi schopnosťami prekonal superpočítač. Google uviedol, že za 200 sekúnd dokáže Sycamore vyriešiť výpočet, ktorého dokončenie by superpočítaču trvalo 10 000 rokov.
Ale len o dva roky neskôr znova, ako je uvedené Nový vedecV Číne bol vyvinutý nekvantový algoritmus, ktorý umožnil riešenie bežným počítačom rovnaký problém za pár hodín, čo znamená, že superpočítač by ho určite dokázal vyriešiť, tiež.
Takže nad celou oblasťou kvantových počítačov visí veľké „keby“. Táto technológia je stále vo veľmi ranom štádiu a má pred sebou ešte dlhú cestu, kým sa na ňu bude možné spoľahnúť ako na alternatívu k superpočítačom.
Kvantové počítače sa neuveriteľne ťažko stavajú a programujú a stále majú vysokú chybovosť. Navyše, súčasný výpočtový výkon kvantových počítačov ich robí úplne nevhodnými pre typické aplikácie. V dôsledku toho existuje veľa rastúcich bolestí, ktorými musí kvantová výpočtová technika prejsť, kým sa stane spoľahlivou a široko používanou technológiou.
Superpočítače sú v súčasnosti prvoradé
Zatiaľ čo kvantové počítače majú potenciál výrazne prekonať superpočítače, je to stále do značnej miery hypotetické. Jedného dňa možno uvidíme pokrok kvantových počítačov do bodu, keď už superpočítače nebudú potrebné. Nedá sa poprieť, že v tejto oblasti sa už urobil obrovský pokrok. Ale zatiaľ sú kvantové počítače stále v ranom štádiu a môže trvať desaťročia, kým sa stanú hlavným prúdom.
