10月23日，谷歌在顶级学术刊物Nature刊发论文，宣布实现“量子霸权”（quantum supremacy）的消息在朋友圈迅速刷屏，热度持续不减。
在论文中谷歌表示，旗下量子AI团队开发出一款54量子比特数（53个可用量子比特）的超导量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore，谷歌对一个53比特、20深度（Circuits Depths）的电路采样一百万次，只需200秒；而用目前最强的经典超级计算机Summit，要得到类似的结果，则需要一万年。
基于这一突破性成果，谷歌宣称率先实现了“量子霸权”。
在接受媒体采访时，谷歌CEO Sundar Pichai认为此次的研究成果对谷歌来说具有里程碑式的意义，并将其与莱特兄弟发明飞机时的首次 12 秒成功试飞做类比。
一、真的实现“量子霸权”了吗？
谷歌刚刚宣称实现“量子霸权”，同样在量子计算领域深耕的IBM就提出了质疑。
IBM发表在 Arxiv 上一篇由5名研究人员合著的论文写道，谷歌的实验中并没有充分挖掘超级计算机的潜力。如果按照 IBM的方法来对超级计算机进行编程，仅需2.5天就能完成谷歌论文中量子计算机耗时 200 秒的任务，而不是像谷歌所说的“需要一万年”。
疑点：一万年，还是两天半？
专家：算法不同
对此，中科院量子信息重点实验室副主任、中国科技大学教授郭国平解释道，谷歌“一万年”结论的得出，是基于量子计算特性，相对经典计算机效率的提升“粗暴计算得出的数字”，并没有考虑现在超级计算机在存储、网络传输等性能上的优化。
“量子计算机是并行计算，计算效率的提升是指数级的，如果不考虑相干性等因素，有多少量子比特就是2的多少次方的计算效率。”郭国平说。
而“一万年”和“2.5天”的悬殊差异，一方面来自于谷歌“粗暴对比效率”对量子计算机效率的评估提升，一方面来自于IBM经典超算算法对硬件、软件等的优化给经典超算带来的效率提升。
不过，即便如IBM所说，当前世界最强经典超算要用2.5天才能完成的任务，量子计算机耗时200秒就能“搞定”，也足够说明谷歌量子计算机实现了“量子霸权”。
为什么？
疑点：到底算不算“量子霸权”？
专家：算！但……
“量子霸权”（quantum supremacy）最早由加州理工学院理论物理学家John Preskill在2011年的一次演讲中提出。
在当时的语境下，只要人类研制的量子计算机能模拟50个量子比特构成的网络，就算打败“最多只能模拟42个量子比特构成的网络”的超级计算机Edison，就说明量子计算机实现了“quantum supremacy”。
也就是说，衡量量子计算机实现“量子霸权”的标准是：能比经典计算机更好地解决一个特定计算问题。
中国科技大学量子物理与量子信息研究部教授朱晓波说，这（谷歌量子计算机）是人类首次真正演示在一个计算复杂度被严格证明的问题上，量子计算机相较于经典计算机有着压倒性优势，因此有着重要的里程碑式的意义。
不过，学术界也有观点认为，量子计算机要实现相对于经典计算机的“霸权”，不能只限于某个特定问题，而是要能在更多实用性问题上超越传统计算机。因此用“量子霸权”对“quantum supremacy”的直译或许并不准确。
同时，考虑到“霸权”一词容易给人以“对立”“压迫”的观感，许多业内专家认为quantum supremacy译作“量子优势”“量子优越性”更为妥帖。
二、人类进入计算新时代了吗？
Sundar Pichai将此次成果比作“莱特兄弟试飞第一架飞机”，无疑是一个极大的肯定。
谷歌此次量子计算机成果到底处于何种水平？是否为人类开启了计算的新时代？对此，专家们有着自己的理解。
疑点：谷歌成果到底有多牛？
专家：转折点
“谷歌确实开辟了量子计算机的新纪元。”国内知名高校物理系一位要求匿名的教授说，当量子计算机可以操控53个量子比特的时候，它就不再是个“玩具”了。
中国科技大学一位从事量子计算机研究的教授更是直言：“这样的成果发Nature是给Nature面子。”
“谷歌开启了量子计算机未来的可能性。”该教授表示，当量子计算机在某个问题上超过了最好的超算，就说明量子计算机开始“有一点意义了”：“尽管它距离发展成为寻常百姓家可实用的计算机还有很遥远的路要走，但这是一个很好的开始。”
郭国平认为，Sundar Pichai关于“莱特兄弟试飞飞机”的类比有两层含义。
“这样的类比有其宣传的需要，至少老百姓能够听得懂，这是第一层意思。”郭国平说。
而第二层含义则是，莱特兄弟首次成功试飞只离开地面飞行了12秒，这跟“蒸汽机刚发明出来时连小马驹都跑不过”是一个道理，都只是在起步阶段。
“但是，So what？”郭国平觉得，从基础研究到应用基础研究，谷歌一直坚持在做，这才是最重要的。
郭国平做了另一个类比：“量子计算机好比刚诞生的热兵器，使用火药的热兵器刚出现的时候，威力可能还不如弓箭等冷兵器，但在某一个点上，热兵器胜过超过冷兵器一筹，从此以后可能就会走上快速发展的道路。”
中国量子计算何时实现“量子霸权”？
近年来，我国在量子计算相关研究领域的重视和投入也非常可观。目前中国在量子计算领域表现得怎么样？何时能够实现“量子霸权”？
疑点：中国的现状如何？
专家：正视差距
“我国在超导量子计算领域近年来进展迅速。”朱晓波介绍，以中国科技大学、浙江大学和中科院物理所等为代表的单位先后创造了10个、12个、18个量子比特纠缠的新纪录。在国际上已经跻身一流的研究团队。
此外，清华大学、南京大学、中科院武汉物理与数学研究所等高校院所，以及华为、阿里巴巴、腾讯、百度（HATB）等巨头企业，也在量子计算领域有相关研究或布局。
同时，如果你搜索“本源量子”“先扬剑”，它们做量子计算虽然不如HATB出名，但是可能在“认真做”这件事上，或许比HATB还要赤诚。
朱晓波表示，从公开发表的论文来看，在量子处理器所集成的数量以及性能等的综合指标上，“我国与谷歌存在一定的差距，但并没有代差”。
疑点：“量子霸权”在中国能否实现？
专家：需要时间
具体到实现“量子霸权”，朱晓波认为，其核心难度在于“如何使50个以上的量子比特以超高精度的方式协同工作”，而这“需要从量子处理器设计制备、量子算法及实现、极低温极低噪声环境搭建、高精度多通路电子学硬件、软件平台等方方面面进行系统的攻关”。
“我们前期已经突破了20个量子比特的超导量子计算技术，正在攻关50量子比特。如果能有效的组织起国内的核心力量，并提供足够的资源支撑，有望在两到三年的时间迎头赶上，实现‘量子霸权’。”朱晓波说。
在量子计算机领域有着深刻研制体会的郭国平则认为，不能低估实现量子计算机的工程技术难度。因为要实现量子计算机，很大一部分工作就是解决工程实现问题。
“首先要能做出53量子比特的量子芯片，然后用很巧妙的方法很好地控制它们使芯片能够工作，这其中有无数的工程技术难题要克服。”他举例说，两根电线之间就会相互干扰，类似的串扰等因素能够解决好、控制得很好非常难。
“所以我认为，谷歌这一成果最大的进步其实是工程技术上的进步。” 郭国平说，“我们跟谷歌的差距可能有四五年，这还是比较乐观的估计。”
疑点：三年还是五年？
专家：要看两点
让郭国平不那么乐观的是，国内从事量子计算研究的团队或机构大多只停留在“可以发论文”的基础研究阶段，对于能够推动量子计算机向前继续发展的应用基础研究——技术成熟度处于“黎明前黑夜”的“死亡谷”研究，“很难得到资助、很少人能坚持做下去”。
“因为只能烧钱，还看不到市场化的希望——做出来有什么用？这个问题现阶段我们也不知道该怎么回答。”郭国平说。
相比而言，谷歌算得上肯投入的典范。据悉，迄今为止，谷歌已经连续13年投入做量子计算机，在实现“量子优越性”之后，谷歌更是追加10亿美元的预算继续推进。
中国科学院院士、中科院量子信息重点实验室主任郭光灿认为，中国要在量子计算领域迎头赶上，还需要做到两点。
第一点是，改变现在的分散格局。
“‘上面’的规划导向并没有研制量子计算机的整体规划，迄今仍然是分散小兵力作战。”郭光灿说，“美国已进步到以公司为主导的新阶段，我们的分散游击战竞争不过大兵团，这个局势不改变，差距必定越来越大。”
第二点是，摒弃以论文为导向的做法。
“以前经费投到量子计算机这个主流方向上很少，布局有偏差，必须大力投入；但以论文为导向的做法不改变，投入再多钱也难以赶上。”郭光灿说。
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