什么是量子超级计算机硬件和半导体？

计算机硬件是允许计算机运行的每个单独的设备。硬件是通过使用电子元件构建电路而创建的，可以存在于计算机内，也可以作为连接到计算机端口的外部设备。所有这些设备必须处于良好的工作状态并正确传递信号，计算机才能正常运行，并且几乎所有硬件都可以更换和升级以创建更强大的计算机。流行的硬件升级包括安装 RAM 以增加计算机的总可用内存或用更高分辨率的屏幕替换显示器。

计算机硬件可以分为两类：计算机内部硬件和计算机外部硬件。

计算机内部硬件示例：中央处理器（CPU）；母板; 驱动器，例如CD驱动器、硬盘驱动器和固态驱动器；电源; 内存; 调制解调器。

外部计算机硬件示例：输出设备，例如监视器；输入设备，例如鼠标、键盘或游戏控制器；打印机; 扬声器、外接摄像头；外部 USB 驱动器。

什么是半导体？
半导体存在于许多日常技术中，包括智能手机、电视、游戏机、冰箱和 LED 灯泡。

半导体是一种在绝缘体和金属之间提供导电性的固体物质。最常用的半导体之一是硅，它是制造电子元件的关键成分，也是“硅谷”的得名，被称为现代技术的中心。

由于半导体广泛应用于日常电器和复杂机器中，因此越来越多的半导体公司不断涌现，以满足对该技术的需求。

超级计算机和量子计算
超级计算机定义
超级计算机是一类功能极其强大的计算机，通常应用于给定时间内功能最强大的系统。现代超级计算机包含数万个处理器，每秒执行数万亿次计算，主要运行在Linux操作系统上，由多台执行并行处理的计算机组成。

超级计算机非常适合用于实时应用程序，对于数据密集型和繁重的计算过程至关重要。此外，高性能计算的进步使企业能够摆脱维护本地超级计算机的传统模式，转而使用能够产生大量处理能力的可扩展远程服务器。

超级计算机硬件
数十万个单独的组件组成了超级计算机及其集成设备。大多数旨在支持内部流程，使超级计算机能够产生大量的计算能力。

超级计算机硬件的类型
处理器
超级计算机拥有数万个处理器，可以在一秒钟内执行数十亿次密集计算。这些处理器获取并执行程序指令以执行计算并启动内存访问

记忆
超级计算机具有大量内存，允许该单元在任何给定时间访问信息。一块内存与一组创建节点的处理器打包在一起。现代超级计算机可以包含数万个这样的节点。

互连
互连允许节点共同处理单个任务的解决方案，而不是节点同时处理单独的任务。互连还在节点和 I/O 设备之间创建连接。

输入输出系统
I/O 系统包括磁盘存储、网络和磁带设备，所有这些都用于支持外围子系统。

电源
超级计算机通常需要五兆瓦以上的计算能力。因此，电源不断进行升级和更新，以满足发展需求。

量子计算解释
量子计算是一种独特而先进的计算方法，具有指数级扩展能力，使材料科学、制药、机器学习、3D打印、疾病诊断等领域的进步潜力近乎无限。与经典计算不同的是，经典计算将信息存储为二进制 0 和 1 状态，而量子计算机依靠量子力学来产生量子位。

量子位是亚原子粒子，如电子和光子，它们被隔离以创建受控的量子态。量子特性允许任何连接的量子位组提供比同等数量的二进制位显着更高的处理能力。实现这一点的两个属性是叠加和纠缠。

叠加
虽然二进制只能以 1 或 0 两种状态之一存在，但量子位的工作方式却违反直觉，并且能够在给定时间表示 1 和 0 的多种可能组合。同时存在于多种状态的能力就是所谓的叠加，这使得量子计算机能够同时分析大量的潜在结果。一旦计算出最终结果，量子位就会崩溃为 1 或 0。

纠缠
当两个量子位存在于单个量子态中时，就会发生这种情况，并且无论物理距离如何，一个量子位的任何变化都会导致另一个量子位的相同变化。每当添加额外的量子位时，纠缠就会使处理能力呈指数级增长。量子计算机依靠多个相互连接的纠缠量子位，通过使用独特的量子算法来加速计算。

量子计算机硬件
长时间使用量子位需要极冷的温度 - 引入系统的任何热量都可能引入严重错误，称为退相干。量子计算机必须能够在接近绝对零的温度下产生和运行。

量子计算机通过使用稀释冰箱来维持温度。这些冷却系统混合了两种氦同位素的特性，允许量子位存在于内部。

量子位信号放大器
量子位信号放大器是量子计算机的第一放大级，其温度被冷却到4开尔文。

输入微波线
输入微波线路会衰减冰箱中的每一级，以保护量子位免受有害热噪声的影响，同时向处理器发送控制和读出信号。

超导同轴线
超导同轴线在前两个放大级之间引导信号，并由超导体制成，以最大限度地减少能量损失。

低温隔离器
低温隔离器将量子位信号向前推进，同时抑制噪声以保持量子位质量。

量子放大器
量子放大器存在于磁屏蔽内部，用于捕获和放大处理器读出信号，同时将噪声保持在最低限度。

低温防护罩
低温屏蔽罩容纳量子处理器并保护其免受电磁辐射以保持质量。

混合室
混合室位于室的最低部分，提供将处理器和其他组件降低至 15mK 极端温度所需的大量冷却能力。