Računalstvo je prešlo nevjerojatno dug put u posljednjih nekoliko desetljeća. Nalazimo se usred tehnološke revolucije, a strojevi iz godine u godinu postaju sve napredniji. Dva posebno napredna izuma, superračunalo i kvantno računalo, imaju mnoštvo primjena i potencijala. Ali koja je razlika između superračunala i kvantnog računala i koje je bolje?
Što je superračunalo?
Superračunala su ogromni sustavi koji svojom veličinom može obuhvatiti cijele prostorije. Ovi strojevi ne izgledaju nimalo poput tipičnog stolnog ili prijenosnog računala. Umjesto toga, superračunala se sastoje od velikih grupa procesora, koji rade zajedno kako bi postigli određeni cilj.
Superračunala su se prvi put pojavila 1960-ih, nakon stvaranja CDC (Control Data Corporation) 6600. Ovo se smatra prvim superračunalom ikada napravljenim i bilo je oko deset puta snažnije od standardnih računala u to vrijeme. Ali od tada su stvari otišle jako daleko.
Današnja superračunala su u najmanju ruku izuzetno moćna. Ali, naravno, sve je to relativno. CDC 6600 bio je fenomen u računalstvu, ali danas se ne bi smatrao ničim posebnim. Uostalom, trebalo je samo pola desetljeća da ga zasjeni CDC 7600. Dakle, imajte to na umu kada razmatrate snagu današnjih superračunala.
Poput vašeg vlastitog osobnog računala, superračunala mogu obrađivati i pohranjivati podatke, ali idu mnogo dalje od toga. Ovi strojevi mogu izvoditi nevjerojatno složene izračune i simulacije koje nikada ne bi mogli postići ljudi ili računala koja koristimo u svakodnevnom životu. Također mogu brzo izvršiti procese za čije dovršenje običnom računalu mogu biti potrebni mjeseci ili godine.
Na primjer, moderno superračunalo moglo bi predvidjeti rezultat nuklearne eksplozije, proizvesti vrlo složene modele mozga, pa čak i izvesti simulacije podrijetla svemira. Mogućnosti ovih strojeva pomalo su nevjerojatne i pokazale su se korisnima u nizu različitih industrija.
Ali, u svojoj srži, superračunala imaju iste matice i vijke kao i obična računala. Razlika je u tome što su ta računala ogromna i sastoje se od tisuća ili stotina tisuća CPU (centralne procesorske jedinice), te stoga imaju znatno veću procesorsku snagu od vašeg standardnog računala. Računalo koje svakodnevno koristite vjerojatno ima nekoliko CPU jezgri, a neka imaju samo jednu. Dakle, zamislite što bi se moglo postići ako bi se njegova moć povećala mnogo, mnogo puta.
Superračunala su fascinantna, ali nevjerojatno skupa za izgradnju i održavanje. Milijuni dolara mogu se uliti u jedno superračunalo, a potrebne su ogromne količine električne energije da bi se održalo u radu.
Čak i ovi vrlo napredni strojevi imaju svoja ograničenja. Osobito su sposobnosti superračunala ograničene njihovom veličinom. Današnja superračunala već su golemi i koštaju mnogo novca za rad. Dakle, što je superračunalo veće, to postaje skuplje.
Povrh toga, superračunala stvaraju ogromne količine topline koju je potrebno ukloniti kako bi se spriječilo pregrijavanje. Sve u svemu, korištenje superračunala vrlo je skup i iscrpan proces. Osim toga, postoje neki problemi koje superračunala ne mogu riješiti jednostavno zato što su presložena.
Međutim, relativno novi igrač u računalnoj igri mogao bi imati sposobnost da nadmaši superračunala i postigne ono što oni ne mogu: kvantna računala.
Što je kvantno računalo?
The koncept kvantnog računalstva prvi put je nastao 1980-ih. Tijekom tog vremena, pioniri poput Richarda Benioffa, Richarda Feynmana i Yurija Manina pridonijeli su razvoju teorije kvantnog računalstva. Ali u ovom trenutku, kvantno računalstvo bilo je samo ideja i nikada nije primijenjeno u stvarnom okruženju.
Osamnaest godina kasnije, 1998., Isaac Chuang, Neil Gershenfeld i Mark Kubinec stvorili su prvo kvantno računalo. Brzina obrade ovog računala je rudimentarna u usporedbi s današnjim najnaprednijim kvantnim računalima, ali razvoj ovog prvog stroja te vrste nije bio ništa manje nego revolucionaran.
Kao što možete vidjeti na gornjoj slici, kvantna računala ne izgledaju nimalo poput tipičnih računala. To je zato što djeluju na drastično različite načine. Dok računala i superračunala koriste binarni kod za pohranu informacija, kvantna računala koriste sićušne jedinice poznate kao kubiti (ili kvantni bitovi).
Qubiti su nezamislivo mali. Oni se sastoje od još manjih kvantnih sustava, poput protona i elektrona, temeljnih komponenti atoma. Ono što je sjajno kod kubita je to što mogu postojati u više stanja odjednom. Razbijmo ovo.
Binarni kod je upravo to, binarno. To znači da bitovi mogu postojati samo kao nula ili jedinica, što može biti ograničavajuće kada je u pitanju izvođenje naprednih procesa. S druge strane, Qubiti mogu postojati istovremeno u više stanja, poznatih kao kvantna superpozicija. Kubiti također mogu postići kvantnu isprepletenost, u kojoj se parovi kubita međusobno povezuju.
Koristeći kvantnu superpoziciju, kvantna računala mogu razmatrati više konfiguracija qubita odjednom, što olakšava rješavanje vrlo složenih problema. I, kroz kvantnu isprepletenost, dva qubita mogu postojati u istom stanju i utjecati jedan na drugog na matematički predvidljiv način. To doprinosi sposobnosti obrade kvantnih računala.
Sveukupno, sposobnost razmatranja višestrukih stanja istovremeno daje kvantnim računalima potencijal za rješavanje izuzetno složenih izračuna i pokrenuti vrlo napredne simulacije.
Razne tvrtke trenutno rade na razvoju kvantnih računala, uključujući IBM i Google. Na primjer, prema Novi znanstvenik2019. Google je tvrdio da je njegovo kvantno računalo Sycamore po svojim mogućnostima nadmašilo superračunalo. Google je izjavio da bi Sycamore u 200 sekundi mogao riješiti izračun za koji bi superračunalu trebalo 10.000 godina.
Ali samo dvije godine kasnije, opet, po Novi znanstvenik, u Kini je razvijen nekvantni algoritam koji je običnim računalima omogućio rješavanje isti problem za samo nekoliko sati, što znači da bi ga superračunalo sigurno moglo riješiti, isto.
Dakle, postoji veliko "ako" koje visi nad cijelim poljem kvantnog računalstva. Ova je tehnologija još uvijek u ranoj fazi razvoja i mora prijeći dug put prije nego što se na nju može računati kao na alternativu superračunalima.
Kvantna računala je nevjerojatno teško izgraditi i programirati, a još uvijek imaju visoke stope pogrešaka. Povrh toga, trenutna procesorska snaga kvantnih računala čini ih potpuno neprikladnima za tipične primjene. Kao rezultat toga, postoji mnogo problema rasta kroz koje kvantno računalstvo mora proći prije nego što postane pouzdana i široko korištena tehnologija.
Superračunala su za sada glavni izbor
Dok kvantna računala imaju potencijal uvelike nadmašiti superračunala, to je još uvijek uglavnom hipotetsko. Jednog dana možemo vidjeti kako kvantno računalstvo napreduje do točke u kojoj superračunala više nisu potrebna. Ne može se poreći da je na ovom polju već postignut ogroman napredak. No za sada su kvantna računala još uvijek u ranoj fazi razvoja i možda će proći desetljeća da postanu mainstream.