量子计算战争：一场国家实力和技术路线的双重对抗( 二 ) 雷锋网按：在人类计算技术的

1947 年，晶体管的出现改变了一切；从 20 世纪 50 年代开始，晶体管取代了许多系统中的真空管，计算机速度更快。
1964 年，现已解散的 Control Data 公司推出了 CDC 6600 ，这是世界上第一台超级计算机——CDC 6600 以晶体管为基础，集成了一个具有 2 MIPS（ Million Instructions Per Second）性能的 60 位处理器。
发展到今天，智能手机比早期的计算机更快。以 iPhone 12 为例，它采用了基于台积电 5nm 工艺的 A14 处理器， A14 包含 118 亿个晶体管，具有 6 核 CPU 和 16 核神经引擎，每秒可进行 11 万亿次操作。
在高性能计算方面，来自日本的富岳（Fugaku）超级计算机在 2021 年保持了其作为世界上最快超级计算机的地位。富岳由日本理化研究所（Riken）和日本信息通信技术企业富士通（Fujitsu）构建，它采用基于 Arm 架构的 A64FX 处理器，拥有 7630848 个内核，可实现每秒 442 petaflops （petaflop 即每秒执行 1 千万亿次浮点运算）的性能。
目前，富岳正处于运行状态，并被用于各种研究项目。“富岳首次使用了在大型服务器的通用 CPU 中所应用的技术，例如 7nm 工艺技术、封装集成 HBM2、TB 级流媒体功能和片上嵌入式高性能网络， ”Riken 计算科学中心主任 Satoshi Matsuoka 在 2021 年 VLSI 技术和电路研讨会上的一篇论文中写道。
“我们已经进入千万亿次浮点运算的时代， ”美国光刻工具公司 D2S 首席执行官 Aki Fujimura 说。“全球有许多研究计算机正在接近百亿亿次计算（1000 petaflops）。十年之后，我们将拥有许多百亿亿浮点运算级别的计算机。”
事实上，业界需要更多的计算能力来解决生物技术、国防、材料科学、医学、物理学和天气预报方面当前和未来的问题。
“我们需要以相同的价格提供更强的计算能力，需要解决的问题越来越难，我们在服务上面临的问题也越来越多， ” Fujimura 说。
当然，在传统计算持续进步的同时，业界也积极发展量子计算——理论上，这些基于量子计算的新系统有望超越当今的超级计算机，从而加速新技术的发展。
在遥远的未来，量子计算机有望在合理的时间内破解世界上最复杂的算法，包括 Shor 这一用于整数分解问题的算法，以及可用于破解广泛使用的公钥加密方案 RSA 。
量子计算最早诞生于 1980 年代，多年来取得了一些重大进展：最近，有两个系统实现了“量子霸权” ，这意味着量子计算机可以做经典计算机不能做的一些事情。
尽管如此，量子计算仍处于起步阶段，一方面量子计算系统在不断进化，另一方面，人们也在不断寻求利用量子计算系统找到对应的应用领域。IBM 量子硬件系统开发总监 Jerry Chow 说：
当今存在的所有系统主要用于探索未来的量子应用，包括用于量子化学的变分量子算法，以及用于机器学习的量子核估计方法。从基准测试和自身性能表征的角度来看，今天部署的系统也很有趣，并且能够理解潜在的噪声源，以改进这些系统的未来迭代。另一方面是探索量子纠错的概念。
不过值得注意的是，即使量子计算机释放了潜力，它们也不会取代今天的计算机。“对于某些类型的计算问题，量子计算显然是一项重要的未来技术。素数分解是众所周知的另一项量子计算远优于经典计算的运算， ”D2S 的 Fujimura 说。“在某种程度上，量子计算是经典计算的增强版。在更大范围内，量子计算不会取代经典计算，经典计算更适合我们需要计算的许多任务。”
今天的量子计算机与众不同，类似于巨大的枝形吊灯；这些系统安装在稀释冰箱中，能够保护处理器和其他部件免受外部噪音和热量的影响。该装置将设备冷却到 10 至 15 毫开尔文之间。