电子爱好者网报道（文/周凯阳）量子计算机的概念大家应该都很熟悉，一种兼具经典计算和量子计算能力的高性能机器。话虽如此，量子计算机的发展仍处于起步阶段。量子硬件不仅制造成本昂贵，而且维护成本也很高。现有的量子计算机基本位于世界顶尖大学或研究实验室，如中科院九章二号、祖冲之二号等。虽然各国都在积极推动量子计算机的发展，但公共可用的量子计算机这些系统是有限的，并不比超级计算机好。
由于资源和成本的限制，真正的量子硬件距离普及还很远。然而，在经典计算机上模拟量子算法仍然被视为一项重要且有用的任务，而量子模拟器的出现让经典计算机也体验到了它的魅力的量子计算。量子模拟器是在经典计算机系统上运行的软件，允许其运行和测试量子程序。但随着量子比特数量的增加，模拟量子硬件所需的资源也会呈指数级增长。
ARM量子计算的又一伟大成就
相信对超级计算机有一定了解的读者应该知道，目前市面上排名第一的超级计算机是来自日本富士通的富岳。 富岳基于ARM的A64FXCPU。自推出以来，凭借 A64FX 的高性能和可扩展性，它已经四次位列榜首。但富岳并不是量子计算机，在具体计算项目上可以说比量子计算机慢很多。
今年3月底，富士通宣布成功开发出全球最快的36量子位量子模拟器，可在富士通的PRIMENHPC FX 700集群系统上处理36量子位量子电路。该系统的核心是与富岳相同的A64FX CPU。要知道，PRIMENHPC FX 700距离富士通最快的超级计算系统还差很远，而且搭载的是A64FX核心还是低频版本，其中还有富岳和PRIMENHPC FX 1000。富岳的创造者之一松冈聪补充道有消息称富岳拥有 16 万个 A64FX 节点。在这个量子模拟器的支持下，它将成为世界上最大、最快的。量子计算机模拟平台。
那么对于富士通来说，开发它是一回事，但是如何充分利用这个量子模拟器呢？富士通首先选择在化学领域与富士胶片合作。从今年4月开始，两人将利用这一突破，开展分子化学反应等应用的量子计算算法的研究和评估，以期在材料设计方面实现新的突破。不仅如此，36 个量子位并不是这个模拟器的限制。富士通计划在今年9月之前开发出40个量子位模拟器，并计划将其应用领域扩展到金融和制药领域。
量子霸权并不存在
谷歌在2019年发布54量子位处理器Sycamore时，声称已经实现了所谓的“量子霸权”。该处理器由快速、高保真量子逻辑门组成。在发布量子处理器时，谷歌还不忘“带头”，称在随机量子电路的基准测试中，Sycamore处理器只用了200秒，而当时最快的超级计算机IBM的Summit，则需要花200秒的时间。一万年才能达到类似的结果。
尽管IBM随后利用硬盘二级存储将这个时间进一步缩短至2.55天来反驳谷歌的“暴力论”，但两者之间的差距还是太明显了。随后，出现了一系列试图推翻量子霸权的验证。例如，阿里巴巴达摩院量子实验室使用类似Summit的计算节点，达到了19.3天的时间。中科院的研究人员还使用了48块NVIDIAV100和12块A100GPU将计算时间减少到5天。但这些结果仍然无法与谷歌的量子处理器相媲美，这使得一些人相信量子计算机将在某些操作上完全淘汰当前的超级计算机。
SW26010P CPU总体架构 / Sunway
在去年的SC21超算大会上，浙江实验室、国家超算无锡中心等单位联合研发的SWQSIM量子模拟器获得了国际计算机协会的奖项。戈登·贝尔奖。在基于新型SW26010P CPU的新一代神威超级计算机上，量子模拟器模拟了随机量子电路采样任务，并将时间缩短至304秒。并且研究人员认为这个速度还有优化的空间。如果神威超级计算机能够通过代码定制生成更加平衡的张量，速度还可以再提升4到5倍。
结论
诚然，量子计算机近年来取得了长足的进步，但现在说超级计算机将被淘汰、实现“量子霸权”还为时过早。目前，不少量子计算公司和云服务厂商也在同时开发量子计算机、量子模拟器和软件框架，比如Xanadu的Pennylane、IBM的Qiskit、微软的Azure量子。 、亚马逊的Braket和阿里巴巴的太掌2.0等。看起来让量子计算机像经典计算机一样普及仍然是一个梦想，但将量子计算机搬到云端很可能是普及的重要一步量子计算应用。
原标题：超级计算机与量子计算机正在角力。量子霸权是真是假
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审稿编辑：唐子红
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