Databehandling er kommet utroligt langt i løbet af de sidste par årtier. Vi er midt i en teknologisk revolution, hvor maskiner bliver mere avancerede for hvert år. To særligt avancerede opfindelser, supercomputeren og kvantecomputeren, har masser af anvendelser og potentiale. Men hvad er forskellen mellem en supercomputer og en kvantecomputer, og hvilken er bedre?
Hvad er en supercomputer?
Supercomputere er enorme systemer der kan strække sig over hele rum i størrelse. Disse maskiner ligner ikke din typiske stationære pc eller bærbare computer. Supercomputere består derimod af store grupper af processorer, der alle arbejder sammen for at nå et bestemt mål.
Supercomputere dukkede først op i 1960'erne, efter oprettelsen af CDC (Control Data Corporation) 6600. Dette anses for at være den første supercomputer nogensinde bygget og var omkring ti gange stærkere end standardcomputere på det tidspunkt. Men tingene er kommet meget langt siden da.
Dagens supercomputere er ekstremt kraftfulde, for at sige det mildt. Men det er selvfølgelig alt sammen relativt. CDC 6600 var et fænomen inden for databehandling, men ville ikke blive set som noget særligt i dag. Det tog trods alt kun et halvt årti, før det blev overstrålet af CDC 7600. Så husk det, når du overvejer styrken af supercomputere i dag.
Ligesom din egen pc kan supercomputere behandle og gemme data, men går meget længere ud over det. Disse maskiner kan udføre utrolig komplekse beregninger og simuleringer, som aldrig kunne opnås af mennesker eller de computere, vi alle bruger i vores daglige liv. De kan også hurtigt udføre processer, som en almindelig computer kan tage måneder eller år at gennemføre.
For eksempel kunne en moderne supercomputer forudsige resultatet af en atomeksplosion, producere meget komplekse modeller af hjernen og endda udføre simuleringer af universets oprindelse. Disse maskiners egenskaber er noget forbløffende og har vist sig nyttige i en række forskellige industrier.
Men i deres kerne har supercomputere de samme møtrikker og bolte som almindelige computere. Forskellen er, at disse computere er enorme og består af tusinder eller hundredtusinder af CPU'er (centrale processorenheder), og har derfor langt højere processorkraft end din standard-pc. Den computer, du bruger dagligt, har sandsynligvis en håndfuld CPU-kerner, hvor nogle kun har én. Så forestil dig, hvad der kunne opnås, hvis dens kraft blev øget mange, mange gange.
Supercomputere er fascinerende, men utroligt dyre at bygge og vedligeholde. Millioner af dollars kan hældes i en enkelt supercomputer, og der kræves enorme mængder elektrisk strøm for at holde dem i drift.
Og selv disse meget avancerede maskiner har deres begrænsninger. Især supercomputeres evner er begrænset til deres størrelse. Dagens supercomputere er allerede enorme og koster mange penge at drive. Så jo større en supercomputer bliver, jo dyrere bliver den.
Oven i dette genererer supercomputere enorme mængder varme, som skal fjernes for at forhindre overophedning. Alt i alt er brugen af supercomputere en meget dyr og udtømmende proces. Derudover er der nogle problemer, som supercomputere ikke kan løse, blot fordi de er for komplekse.
Men en relativt ny spiller i computerspillet kunne rumme evnen til at overgå supercomputere og opnå, hvad de ikke kan: kvantecomputere.
Hvad er en kvantecomputer?
Det begrebet kvanteberegning opstod først i 1980'erne. I løbet af denne tid bidrog pionerer som Richard Benioff, Richard Feynman og Yuri Manin til at udvikle kvanteberegningsteorien. Men på dette tidspunkt var kvanteberegning kun en idé og var aldrig blevet anvendt i en virkelig verden.
Atten år senere, i 1998, skabte Isaac Chuang, Neil Gershenfeld og Mark Kubinec den første kvantecomputer. Behandlingshastigheden på denne computer er rudimentær sammenlignet med nutidens mest avancerede kvantecomputere, men udviklingen af denne første af sin slags maskine var intet mindre end revolutionerende.
Som du kan se på billedet ovenfor, ligner kvantecomputere ikke noget som helst typiske computere. Dette skyldes, at de fungerer på drastisk forskellige måder. Mens computere og supercomputere bruger binær kode til at lagre information, bruger kvantecomputere små enheder kendt som qubits (eller kvantebits).
Qubits er ufatteligt små. De er lavet af endnu mindre kvantesystemer, som protoner og elektroner, de grundlæggende komponenter i atomer. Det gode ved qubits er, at de kan eksistere i flere tilstande på én gang. Lad os bryde det ned.
Binær kode er netop det, binært. Det betyder, at bits kun kan eksistere som et nul eller et, hvilket kan være begrænsende, når det kommer til at udføre avancerede processer. På den anden side kan Qubits eksistere samtidigt i flere tilstande, kendt som kvantesuperposition. Qubits kan også opnå kvanteforviklinger, hvor par af qubits linkes sammen.
Ved at bruge kvantesuperposition kan kvantecomputere overveje flere qubit-konfigurationer på én gang, hvilket gør det meget lettere at løse meget komplekse problemer. Og gennem kvantesammenfiltring kan to qubits eksistere i samme tilstand og påvirke hinanden på matematisk forudsigelige måder. Dette bidrager til kvantecomputeres behandlingsevne.
Samlet set giver evnen til at overveje flere tilstande samtidigt kvantecomputere potentiale til at løse ekstremt komplekse beregninger og køre meget avancerede simuleringer.
Forskellige virksomheder arbejder i øjeblikket på udvikling af kvantecomputere, herunder IBM og Google. Fx som pr Ny videnskabsmand, i 2019 hævdede Google, at dens kvantecomputer, Sycamore, overgik en supercomputer i sine muligheder. Google udtalte, at Sycamore på 200 sekunder kunne løse en beregning, der ville tage en supercomputer 10.000 år at gennemføre.
Men blot to år senere, igen, som pr Ny videnskabsmand, blev der udviklet en ikke-kvantealgoritme i Kina, der gjorde det muligt for almindelige computere at løse det samme problem på bare et par timer, hvilket betyder, at en supercomputer helt sikkert ville være i stand til at løse det, også.
Så der hænger et stort "hvis" over hele feltet af kvanteberegning. Denne teknologi er stadig meget i sin tidlige fase og har lang vej igen, før den kan stole på som et alternativ til supercomputere.
Kvantecomputere er utroligt svære at bygge og programmere og har stadig høje fejlprocenter. Oven i dette gør den nuværende processorkraft i kvantecomputere dem helt uegnede til typiske applikationer. Som følge heraf er der mange vokseværk, som kvantecomputere skal igennem, før de bliver en pålidelig og udbredt teknologi.
Supercomputere er go-to for nu
Mens kvantecomputere har potentialet til at overgå supercomputere, er dette stadig stort set hypotetisk. En dag kan vi se kvanteberegninger udvikle sig til det punkt, hvor supercomputere ikke længere er nødvendige. Der er ingen tvivl om, at der allerede er sket en enorm udvikling på dette område. Men indtil videre er kvantecomputere stadig i deres tidlige stadier, og det kan tage årtier for dem at blive mainstream.