谷歌在英國(guó)《自然》雜志發(fā)表的一篇論文中，演示了量子霸權(quán)（Quantum Supremacy），即一臺(tái)可編程量子計(jì)算機(jī)超越了最快的經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)。該量子系統(tǒng)只用了約200秒就完成了經(jīng)典計(jì)算機(jī)大約需要10000年才能完成的任務(wù)。

該文章稱，這一成就為量子計(jì)算的重大里程碑事件。

谷歌的論文發(fā)表之后，其CEO Pichai 認(rèn)為，谷歌的成就相反對(duì)于量子計(jì)算來(lái)說(shuō)，意義堪比萊特兄弟1903年的首次試飛對(duì)于航空業(yè)的價(jià)值。

他解釋稱，萊特兄弟12秒的飛行時(shí)間沒有實(shí)際意義，但是證明可行。同時(shí)，他在接受媒體采訪時(shí)還表示，量子計(jì)算和AI，對(duì)于谷歌來(lái)說(shuō)是同等重要的。

贊美與質(zhì)疑

量子霸權(quán)（Quantum Supremacy，Supremacy 也有至上之意）首次由美國(guó)理論物理學(xué)家 John Preskill在2012 年提出，指量子計(jì)算機(jī)可以做到一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)所無(wú)法實(shí)際解決的運(yùn)算。

John Preskill 發(fā)表文章祝賀了谷歌的成就，但認(rèn)為這次展示的運(yùn)算并沒有任何實(shí)用性，專門為實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)而挑選。他表示，量子計(jì)算機(jī)真正造福社會(huì)，還需要數(shù)十年的努力。

值得一提的是，谷歌的論文9月曾在合作伙伴美國(guó)宇航局（NASA）網(wǎng)站泄漏，后被撤下。

有報(bào)道稱，論文被刪是因?yàn)楣雀璧难芯可形唇?jīng)過(guò)同行評(píng)審和討論就被 NASA 發(fā)表；這是不符合流程的。另一方面，谷歌和 NASA 都拒絕證實(shí)論文的真實(shí)性。

同為在量子計(jì)算方面“資深玩家”IBM則質(zhì)疑谷歌是否真的實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。

在 IBM 研究院的博客上稱，谷歌實(shí)驗(yàn)的缺陷在于假定超級(jí)計(jì)算機(jī)會(huì)受到系統(tǒng)內(nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的限制，而沒有充分利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)潛力。如果按照 IBM 的方法來(lái)對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，僅需 2.5 天時(shí)間就能完成量子計(jì)算機(jī)耗時(shí) 3 分 20 秒的任務(wù)量，根本不像 Google 所說(shuō)的“需要 1 萬(wàn)年”；而且，他們認(rèn)為，考慮到可能存在的硬件和軟件進(jìn)步，2.5 天還是非常保守的估計(jì)。

IBM研究員對(duì)谷歌所謂的“實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)”也不以為然，認(rèn)為該說(shuō)法具有誤導(dǎo)性，讓人們以為自己進(jìn)入了一個(gè)新的計(jì)算時(shí)代，而量子計(jì)算機(jī)和經(jīng)典計(jì)算機(jī)之間的巨大差異并不會(huì)讓兩者分割，而是在未來(lái)協(xié)同工作。

IBM 和谷歌之間在量子計(jì)算領(lǐng)域“抬杠”可以追溯到2017年。2017 年，Google 聲稱自己即將在這一領(lǐng)域完成里程碑式的跨越；隨后，IBM發(fā)表了一些研究成果證偽了谷歌的說(shuō)法。

2018 年，谷歌發(fā)布了一款名叫 Bristlecone 的量子芯片，欲由此實(shí)現(xiàn)量子霸權(quán)。隨后，阿里巴巴量子計(jì)算項(xiàng)目研究人員發(fā)現(xiàn)，Bristlecone 量子芯片的表現(xiàn)與谷歌的描述有差距。

究竟什么是量子計(jì)算？

不僅大公司如谷歌、IBM和阿里巴巴在量子計(jì)算方面投入巨大，電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（Institute of Electrical and Electronic Engineers）的一篇文章表示，量子計(jì)算是中國(guó)和美國(guó)兩個(gè)國(guó)家都想有所作為的科技領(lǐng)域。

究竟什么是量子計(jì)算？

簡(jiǎn)單解釋，就是我們現(xiàn)在所用的筆記本、臺(tái)式電腦以及手機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)的 CPU 都通過(guò)晶體管的 0/1 二進(jìn)制狀態(tài)存儲(chǔ)、運(yùn)算數(shù)據(jù)，差距在于晶體管數(shù)量和運(yùn)算頻率。量子計(jì)算以原子存儲(chǔ)和計(jì)算數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)和計(jì)算能力以指數(shù)提升。

理論上，只要給足夠的時(shí)間，經(jīng)典計(jì)算機(jī)可以解決任何可計(jì)算的問題。因此，“量子優(yōu)越性”的標(biāo)準(zhǔn)是在同一個(gè)計(jì)算任務(wù)上，量子計(jì)算機(jī)比經(jīng)典計(jì)算機(jī)有顯著的（指數(shù)）加速。

谷歌論文稱其研發(fā)的 Sycamore 量子處理器有53個(gè)量子比特（53 個(gè)原子），它的一次運(yùn)算相當(dāng)經(jīng)典計(jì)算機(jī) 2^53（9x10^15）次運(yùn)算。

據(jù)介紹稱，Google 處理器的量子比特由超導(dǎo)材料制成，在 -273.13 攝氏度下工作。此前 Google 曾有 72 個(gè)量子比特的處理器，因?yàn)殡y以控制而縮減規(guī)模。

不過(guò)，就目前而言，量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力不能簡(jiǎn)單換算。量子計(jì)算機(jī)目前還做不到通用運(yùn)算，只能實(shí)現(xiàn)特定的算法，并不能比普通手機(jī)產(chǎn)生更多價(jià)值。

該技術(shù)是“大國(guó)重器”？

英特爾公司量子硬件負(fù)責(zé)人吉姆·克拉克曾說(shuō)：“量子可能是未來(lái)100年的計(jì)算技術(shù)。這有點(diǎn)像太空競(jìng)賽，一代人時(shí)間里出現(xiàn)一次”。

從巨頭布局和參與研究的機(jī)構(gòu)來(lái)看，量子計(jì)算，毫無(wú)疑問是各國(guó)關(guān)注的未來(lái)關(guān)鍵科技之一。谷歌、IBM、微軟、英特爾、華為、阿里巴巴等全球高科技公司都為此投入大量研究力量。

中國(guó)方面，2016年8月，中國(guó)從戈壁沙漠的發(fā)射臺(tái)向世界發(fā)射了第一顆量子衛(wèi)星。

2017年，科學(xué)家利用衛(wèi)星在中國(guó)和奧地利科學(xué)家之間進(jìn)行量子加密的視頻通話。

根據(jù)Patinformatics的數(shù)據(jù)，2014年，在美國(guó)和中國(guó)提交的專利數(shù)量相似，但截至2017年，中國(guó)的申請(qǐng)量幾乎是美國(guó)的兩倍。

據(jù)人民日?qǐng)?bào)報(bào)道稱，最新的成果是由浙江大學(xué)、中科院物理所、中科院自動(dòng)化所、北京計(jì)算科學(xué)研究中心等國(guó)內(nèi)單位組成的團(tuán)隊(duì)日前通力合作，開發(fā)出的具有20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實(shí)現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特?cái)?shù)目的世界紀(jì)錄。這一進(jìn)展8月9日發(fā)表于美國(guó)《科學(xué)》雜志。

美國(guó)方面，美國(guó)總統(tǒng)在2018年簽署了《國(guó)家量子倡議法案》，將全方位加速量子科技的研發(fā)與應(yīng)用，確保美國(guó)量子科技領(lǐng)先地位，開啟量子領(lǐng)域的“登月計(jì)劃”。

根據(jù)法案，美將制定量子科技長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)施為期10年的“國(guó)家量子計(jì)劃”。政府未來(lái)5年內(nèi)將斥資12.75億美元開展量子信息科技研究，其中美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院獲資4億美元，制定量子科技發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)家科學(xué)基金會(huì)獲資2.5億美元，支持量子科技人才建設(shè)；能源部獲資6.25億美元，成立量子信息科研中心，加速科技攻關(guān)。

此外，美將成立國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室，協(xié)調(diào)政府機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界，形成發(fā)展合力。

目前，美國(guó)最好的量子計(jì)算機(jī)由谷歌，IBM和D-Wave等北美公司制造，由于量子比特錯(cuò)誤率高達(dá)50％，尚未達(dá)到前100量子比特。

IBM今年初在美國(guó)拉斯維加斯消費(fèi)電子展上發(fā)布了一款據(jù)稱可商用的量子計(jì)算機(jī)“Q System One”。按照最新合作計(jì)劃，IBM將把該系統(tǒng)安裝在德國(guó)，目的是在德國(guó)建立一個(gè)量子計(jì)算技術(shù)研發(fā)中心，選址工作最遲2020年完成。