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

該文章稱，這一成就為量子計算的重大里程碑事件。

谷歌的論文發(fā)表之后，其CEO Pichai 認為，谷歌的成就相反對于量子計算來說，意義堪比萊特兄弟1903年的首次試飛對于航空業(yè)的價值。

他解釋稱，萊特兄弟12秒的飛行時間沒有實際意義，但是證明可行。同時，他在接受媒體采訪時還表示，量子計算和AI，對于谷歌來說是同等重要的。

贊美與質(zhì)疑

量子霸權(quán)（Quantum Supremacy，Supremacy 也有至上之意）首次由美國理論物理學(xué)家 John Preskill在2012 年提出，指量子計算機可以做到一些經(jīng)典計算機所無法實際解決的運算。

John Preskill 發(fā)表文章祝賀了谷歌的成就，但認為這次展示的運算并沒有任何實用性，專門為實現(xiàn)量子霸權(quán)而挑選。他表示，量子計算機真正造福社會，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宇航局（NASA）網(wǎng)站泄漏，后被撤下。

有報道稱，論文被刪是因為谷歌的研究尚未經(jīng)過同行評審和討論就被 NASA 發(fā)表；這是不符合流程的。另一方面，谷歌和 NASA 都拒絕證實論文的真實性。

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

在 IBM 研究院的博客上稱，谷歌實驗的缺陷在于假定超級計算機會受到系統(tǒng)內(nèi)存存儲數(shù)據(jù)量的限制，而沒有充分利用超級計算機的存儲潛力。如果按照 IBM 的方法來對超級計算機進行編程，僅需 2.5 天時間就能完成量子計算機耗時 3 分 20 秒的任務(wù)量，根本不像 Google 所說的“需要 1 萬年”；而且，他們認為，考慮到可能存在的硬件和軟件進步，2.5 天還是非常保守的估計。

IBM研究員對谷歌所謂的“實現(xiàn)量子霸權(quán)”也不以為然，認為該說法具有誤導(dǎo)性，讓人們以為自己進入了一個新的計算時代，而量子計算機和經(jīng)典計算機之間的巨大差異并不會讓兩者分割，而是在未來協(xié)同工作。

IBM 和谷歌之間在量子計算領(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法。

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

究竟什么是量子計算？

不僅大公司如谷歌、IBM和阿里巴巴在量子計算方面投入巨大，電氣與電子工程師學(xué)會（Institute of Electrical and Electronic Engineers）的一篇文章表示，量子計算是中國和美國兩個國家都想有所作為的科技領(lǐng)域。

究竟什么是量子計算？

簡單解釋，就是我們現(xiàn)在所用的筆記本、臺式電腦以及手機到超級計算機的 CPU 都通過晶體管的 0/1 二進制狀態(tài)存儲、運算數(shù)據(jù)，差距在于晶體管數(shù)量和運算頻率。量子計算以原子存儲和計算數(shù)據(jù)，存儲和計算能力以指數(shù)提升。

理論上，只要給足夠的時間，經(jīng)典計算機可以解決任何可計算的問題。因此，“量子優(yōu)越性”的標準是在同一個計算任務(wù)上，量子計算機比經(jīng)典計算機有顯著的（指數(shù)）加速。

谷歌論文稱其研發(fā)的 Sycamore 量子處理器有53個量子比特（53 個原子），它的一次運算相當(dāng)經(jīng)典計算機 2^53（9x10^15）次運算。

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 個量子比特的處理器，因為難以控制而縮減規(guī)模。

不過，就目前而言，量子計算機的運算能力不能簡單換算。量子計算機目前還做不到通用運算，只能實現(xiàn)特定的算法，并不能比普通手機產(chǎn)生更多價值。

該技術(shù)是“大國重器”？

英特爾公司量子硬件負責(zé)人吉姆·克拉克曾說：“量子可能是未來100年的計算技術(shù)。這有點像太空競賽，一代人時間里出現(xiàn)一次”。

從巨頭布局和參與研究的機構(gòu)來看，量子計算，毫無疑問是各國關(guān)注的未來關(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。

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

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

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

據(jù)人民日報報道稱，最新的成果是由浙江大學(xué)、中科院物理所、中科院自動化所、北京計算科學(xué)研究中心等國內(nèi)單位組成的團隊日前通力合作，開發(fā)出的具有20個超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特數(shù)目的世界紀錄。這一進展8月9日發(fā)表于美國《科學(xué)》雜志。

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

根據(jù)法案，美將制定量子科技長期發(fā)展戰(zhàn)略，實施為期10年的“國家量子計劃”。政府未來5年內(nèi)將斥資12.75億美元開展量子信息科技研究，其中美國國家標準與技術(shù)研究院獲資4億美元，制定量子科技發(fā)展標準；國家科學(xué)基金會獲資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，美將成立國家量子協(xié)調(diào)辦公室，協(xié)調(diào)政府機構(gòu)、學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界，形成發(fā)展合力。

目前，美國最好的量子計算機由谷歌，IBM和D-Wave等北美公司制造，由于量子比特錯誤率高達50％，尚未達到前100量子比特。

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