看「九章」量子計算機，回顧世界計算機速度的激烈競賽

2020年12月4日，中國科學技術大學宣布該校潘建偉等人成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」。實驗顯示，「九章」的計算速度比谷歌公司去年推出的53個量子比特的量子計算原型機「懸鈴木」快100億倍，並彌補了「懸鈴木」依賴樣本數量的技術漏洞；比目前世界上排名第一的超級計算機「富嶽」要快一百萬億倍。儘管「九章」量子計算原型機可能還需要10年到20年才能進入實用階段，但這已經讓人看到了無比光芒耀眼的曙光，

在計算機史上，中國是後來之輩，能取得這樣的成就確實令人驕傲，也足以鼓舞后代們再接再厲。我們不妨來回顧一下世界計算機計算能力的發展歷程。

全球有共有224個國家和地區，但是能進入世界最快計算機榜單的國家數量真是少之又少，而能搶到榜首位置的國家，算下來只有4個，依次是：德國、美國、日本、中國，真是一個巴掌都能數過來。

德國是世界上最早研製計算機的國家，從1938年到1944年，德國孤零零地被記錄在全球計算機計算最快速度的版單上。

這個電腦是這個樣子的，像一臺大鋼琴。它是第一臺可編程控制的電腦，但是稱它為計算器更為合適。

1945年，贏得第二次世界大戰的勝利後，美國成了世界政治舞臺的核心國家，經濟水平也把其他國家遠遠拋在身後。世界各地的精英人才匯聚到了美國。攜此優勢，這一年，美國耀眼奪目地出現在這個榜單之首，不僅把最快計算速度提高了兩個數量級，達到5000IPS，而且在此後的數十年裡孤獨地佔據著這個榜單的首位。

這臺電腦比較大，佔地 1,80平米。它包含的電子元件有：真空管 20,000個， 繼電器 1,500個， 電容 10,000個， 電阻 70,000個， 耗電 200千瓦，重量 達到30 噸：

技術的提高真是一件不容易的事，歷經10年的努力之後，1955年，美國把最快計算速度又提高了一個數量級，達到20,000IPS。

技術提高的速度越來越快。又過了5年，1960年美國連續把最快計算速度提高了2個數量級，達到百萬IPS。

這次之所以能把計算速度直接提高2個數量級，主要是發生了技術的升級換代——由真空管計算機變成了電子管計算機，不僅速度大為提升，而且計算機的體積還大大縮小了。它的數據處理系統約1.7m*1.6m*0.75m，電晶體 169000個，功耗 21.6千瓦。

2年之後的1962年，從戰後蕭條恢復元氣的老牌帝國英國艱難地擠進了這個榜單，勉強地排上榜單第2的位置：

經過了6年的艱辛努力，美國再次把計算速度提高了一個量級，達到千萬IPS的水平。值得一提的是，在1964年，參與過第一臺電子管計算機IBM 7030設計的吉恩·阿姆達爾的團隊耗費了50億美金後，終於研製出了世界上第一臺採用集成電路工藝的計算機IBM 360。這臺電腦雖然沒有出現在這個榜單中，但是依然宣布計算機技術進入了一個新時代。這個新時代距離上一個新時代電子管計算機的出現僅僅4年。

此時，榜單上還是只有美國和英國，但此時，榜單上唯二的英國已經很不顯眼了：

又過了6年，還是美國，把計算機速度提高到了億次的水平，又提高了一個數量級。此時，英國還頑強地出現在榜單中，不過，已經幾乎可以忽略不計了。

值得一提的是，在這個期間的1973年8月26日，中國第一臺每秒運算100萬次的集成電路電子計算機設計研製成功。雖然和高達億次計算機速度的美帝計算機沒法比，但還是值得驕傲的。

接下來的時間，技術的發展腳步似乎慢下來了。過了漫長的11年，才再次提高了計算速度的數量級，達到十億次的水平。這是英國還在這個榜單中，只是你可能要拿著顯微鏡來找到它了。

然後，計算機世界開始變得熱鬧起來了。從八十年代起，率先進入改革開放的中國市場的日本賺得盆滿缽滿。九叔還記得那時候電視上全是日本動畫片和日本連續劇，商場裡全是日本電器，連方便麵也是日本的伊面。從那時候連續二十幾年，日本的「八八艦隊」都是東亞最有威脅力的海上軍事力量。腰包鼓鼓的日本在科技上也突飛猛進。經濟的快速發展，讓日本人有了空前的信心，甚至在政治上也有了要脫離美國控制的念頭。1989年，日本索尼公司創始人盛田昭夫和右翼政客石原慎太郎合著了一本書《日本可以說不》，表達了這一政治理念。經濟的發達助推了日本技術的快速發展，1990年，日本一亮相就辣眼睛地佔據世界最快計算機的榜首，而且還把計算速度提高了一個數量級，達到百億次。此時，距離美國突破十億次級過去了5年。

接下來計算機技術更新加快了——1992年和1993年，計算速度各提高了一個數量級，而且進入榜單的國家增加了，而且，這兩次數量級的提升都是日本實現的。

此時的日本信心空前膨脹，在美國攻城略地，大肆購買。美國新聞媒體紛紛哀嘆，說「這是第二次偷襲珍珠港。」，「不知道哪一天，日本會把自由女神像也買下。」美國政府當然不會對日本的快速發展熟視無睹，實際上他們在1985年就拉著西方國家籤訂了「廣場協議」，制約日本的發展。

美國經過很艱苦的努力，終於在1994年奪回了久違的榜首寶座：

然而不久，財大氣粗的日本就毫不客氣把美國輾到泥坑裡去了。2年之後的1996年，日本不僅奪回了榜首寶座，還獨佔三甲，更令人震驚的是，榜單前十名，日本獨佔了7名，把美國碾壓得跟欠發達國家似的。

然而，在美國政府的各種施壓下，日本的耀眼燦爛就快進入尾聲了，很快日本就迎來了「失去的二十年」。1997年，美國重新回到了幫助，獨佔了前兩名，並且把計算速度再次提高了一個數量級，達到了萬億次。

2001年，美國再次在這份榜單獨領風騷，獨佔榜單前5，還在前10中佔有7名，並且幾乎突破萬億次的計算速度。

然而，日本經濟雖然褪色，科技卻依然雄風猶在。突破萬億次計算的榮光再次被日本奪走

2005年，美國經歷了4年的努力，再次把計算速度提高到一個新的量級，到了10的14次方次。更值得一提的是，這份榜單不再是美國的獨角戲或美日的二人轉，荷蘭和西班牙擠進了這一年的榜單。

3年之後，美國把計算速度提高到10的15次方次。這一年，美國佔了榜單前10中的9名，而和美國搭臺唱二人轉的是起個大早，趕了晚集的德國。

2009年，對於中國人是一個尤其值得紀念的一年。中國的天河一號在一個不起眼的位置擠進了榜單，雖不耀眼，但讓人想起「苔花如米小，也學牡丹開。」

2010年，中國的「天河一號A」和「星雲」衝進了榜單，分別佔領了狀元和探花的位置，第一次閃耀了這個榜單。在這份榜單中，除了中國、美國、日本，還出現了法國和德國。

2011年，餘威猶在的日本率先把計算速度提高到10的16次方。

但中國沒有讓日本得瑟多久，2012年中國的天河二號，穩穩地佔領了榜首：

2016年，中國「神威太湖之光」將計算機速度提高9x10的17次方，差點將計算機速度提高2個數量級，與「天河二號A」兄弟聯手登上榜單的冠亞軍席位。「神威太湖之光」在這個冠軍席位牢牢地站了3年。

直到2018年，美國的Summit才超過「神威太湖之光」，將計算速度提高到10的18次方：

日本也不甘示弱，2019年日本的「富嶽」再次登上榜首，成為目前世界上計算速度最快的超級計算機。

同年，谷歌宣布研製成功54個量子的計算機原型「懸鈴木」，能將Summit需耗時一萬年完成的運算縮至200秒，率先在世界上實現了量子霸權，震驚了整個世界。而今年，「九章」實現了76個光量子的計算機原型，相同計算的速度比「懸鈴木」快100億倍。這個巨大懸殊的速度提升，簡直讓人感到坐上了時光穿梭機，突然來到了未來。這樣的消息太鼓舞人心了，希望中國能多出現一些這樣的成果。