在计算领域，最大的突破往往发生在幕后。虽然你可能在最新的智慧手机发布或流媒体应用更新中看不到这些突破，但它们的影响却能塑造行业、科学发现和国家基础设施。高性能计算（HPC）就是这样一个安静的强者，现在它正与一个引人瞩目的新来者──量子计算（quantum computing），形成战略联盟。

量子计算被视为一种科幻般的技术，承诺能彻底改变从药物发现到气候建模等各个领域。虽然这种说法可能是正确的，但目前的现实是，量子计算尚未独立实现这些变革。真正的故事在于量子计算与HPC如何开始合作，这种合作虽然仍在初期，但可能会改变我们解决一些世界上最棘手问题的方式。

HPC可以被视为计算世界的“力量”，它驱动着详细的天气预报、设计下一代飞机，并帮助研究人员在分子层面模拟疾病。这些机器通常位于庞大的数据中心，能以惊人的速度和精确度处理巨量数据。

相比之下，量子计算更像是一个能够“侧向思考”的大脑。它不仅是更快地计算，而是以不同的方式进行计算。量子系统能够同时探索多种可能性，这得益于叠加和纠缠等原理。这使得它们在某些类型的问题上极具威力，特别是涉及不确定性、复杂变量或庞大潜在结果的问题，例如分子建模或供应链优化。

举个例子，想象一下在迷宫中寻找最短路径。HPC可能会以闪电般的速度逐一尝试每一条路径，而量子计算则能同时探索多样路径，迅速缩小选择范围，找到最有希望的路径。

其中一个障碍是人力

然而，量子计算机仍然相当敏感，建造成本高昂，尚未准备好承担HPC每天处理的重任。因此，量子计算并不是取代传统系统，而是与之并行，提供专门的帮助。

在今年的国际超级计算机大会（ISC）上，量子计算不再被视为附属话题，而是与云计算计算、人工智能和超级计算机基础设施一起成为主要讨论的内容。许多组织目前正在使用HPC系统模拟量子计算，开发量子启发的算法，以测试实际集成的可能性。未来的愿景是，量子处理器能像专业工具一样被HPC系统调用，解决任务后再将工作交回。

然而，创建这种混合模型不仅是插入新硬件，还需要新的软件、新的培训和新的思维方式。HPC和量子计算来自不同的领域──一边是工程师、另一边是物理学家和数学家。创建能够有效协作的系统是一个挑战，但同时也是一个巨大的机会。

其中一个最大的障碍是人力资源。理解量子计算的开发者仍然稀缺，而能够在HPC环境中应用这些算法的人则更为罕见。能够桥接这两个系统的工具和软件刚出现，标准也仍在发展中。这一差距可能会减缓进展，但也指出了投资的必要方向。

今年IBM公布具备2,000个逻辑量子比特的量子处理器，配合高精度量子比特控制技术，使量子计算机性能获得质的飞跃。同时，Google在量子错误校正技术上取得突破，增强了量子计算在实际应用中的稳定性与可靠性。全球科技巨头积极布局，IBM与AMD近期宣布合作开发顶尖超级计算平台，结合量子处理器与高性能CPU/GPU，以解决药物研发和气候模拟的复杂问题。而NVIDIA则依托CUDA-Q平台推动量子与经典运算融合，加速新药研发速度达73倍。根据麦肯锡，全球量子科技市场预计2035年将达970亿美元，量子计算单独市场预期720亿美元，并受到全球政府超过100亿美元的投资支持，反映其未来战略地位的提升。

（首图来源：shutterstock）