量子霸權是指量子計算擁有的超越所有傳統計算機的計算能力。其最新的量子計算機能力已經達到了目前最爲強大的超算也無法企及的程度——它可以在 3 分 20 秒內完成特定任務的運算，而目前世界排名第一的超級計算機、美國能源部橡樹嶺國家實驗室的Summit執行同樣任務需要大約一萬年時間。

據國外媒體報道，谷歌研究人員此前聲稱其量子計算機計算出了經典計算機完全無法解決的問題，已經實現了“量子霸權”。

谷歌研究人員本週早些時候在美國國家航空航天局官網上發表了一篇文章，但隨後被刪除。文章內容顯示，谷歌的量子計算機完成相關計算的時間爲3分20秒，而世界第一的超級計算機Summit完成同樣運算要花費1萬年的時間。

谷歌研究人員表示，這意味着量子計算機實現了“量子霸權”，即能夠完成以前不可能實現的計算。文章作者寫道，“與所有已知的經典算法相比，這種驚人的計算速度從實驗角度證實了量子計算的優勢，並預示着人們期待已久的計算範例的出現。”

谷歌研究人員表示，“據我們所知，這個實驗標誌着第一個只能在量子計算機進行的任務出現了。”研究人員補充，該系統只能進行一次單一的、技術性很強的計算，要使用量子計算機解決實際問題還需要數年時間。

但谷歌的研究人員稱其爲“邁向全面量子計算的里程碑”。他們還預測，與摩爾定律相比，量子計算機的性能將以“雙指數速度”擴張。

從老牌科技巨頭IBM到初創公司Rigetti Computing等各家公司都在開發所謂的量子計算機原型，但目前只能以更快速度完成傳統計算機所能完成的相同任務。

量子計算機如果能實現大規模量產，將利用超越經典物理極限的特性，實現計算能力的指數級增長。

在電子計算機裏，一個微小晶體管中存儲的數據，在一個時間點上是固定的，要麼是1，要麼是0。而量子計算機則不同，量子具有疊加態，一個量子位可以有兩種狀態，這樣N個量子位時就有2的N次方種狀態。

更神奇的地方在於，傳統電子計算機的計算方式是串行運算，一個算完算下一個。而量子計算，由於這種疊加態，天然就能並行運算。比如電子計算機要分成50次計算完成，量子計算機則可以把這過程分成50個部分，同時計算完成，再疊加給出結果。

這就比方說，你一個人要完成一項工程，原來只能一部分一部分地做。現在你突然有好多個分身，同時可以做不同部分的工作，最後一舉把工程完成了。效率是不是高了很多。

這種量子比特結構可以讓量子計算機解決一系列經典計算機在常規時間內無法解決的問題，包括密碼學和分子建模方面的問題。但是，維持量子比特相干時間非常困難，阻礙了研究人員展示任何形式的量子加速算法。

在加州大學聖巴巴拉分校的實驗物理學家約翰·馬提尼斯（John Martinis）領導下，谷歌首次預測它將在2017年底實現“量子霸權”。但事實證明，它所開發的連接72個量子比特的系統太難控制。

最終該公司對系統進行了改造，設計出連接53個量子比特的系統，代號爲Sycamore。該系統的任務是證明隨機數生成器是真正隨機的。儘管這項工作幾乎沒有任何實際應用，但谷歌研究人員表示，“這種計算能力的其他最初用途”包括機器學習、材料科學和化學。

目前尚不得知谷歌的量子計算機到底進行了多少計算，也無法對相關報道進行獨立覈實。谷歌拒絕就報道進行置評。

量子科學作爲未來科學技術的主流，現已經成爲全球各國研究的熱點。而在量子科學這個新領域中，中國之前一直都處於領先地位，但最近，美國IBM公司卻領先中國，率先推出一款可“商用”的量子計算機！這不僅讓人產生疑惑，難道美國在量子科學方面，已經超越中國了嗎？

據媒體18號報道，美國IBM公司宣佈，將在下週推出一款有53個量子位的超強量子計算機，並對摩根大通銀行、日本三菱化學等企業開放使用。且BM公司還信心滿滿地宣稱，這是該公司目前研發的最強大量子計算系統。

事實上，IBM公司有這樣的自信心是很正常的，因爲在此前，全球各國研製的量子計算機最多隻達到了20個量子位，這其中也包括中國。而量子位的多少，直接影響着量子計算機的運算能力，因此，此次IBM能攻克技術難關，率先推出53位的量子計算機，的確讓人敬佩。但要說IBM的量子技術已經超越中國，似乎還爲時尚早。

要知道，量子科學是一門極其高深的學問，以人類目前的科學水平，還不能完全理解量子學背後的祕密。量子計算機在量子科學中，其實只能算是“淺顯”的應用，但就算這樣，科學家們在研製量子計算機的過程中，依然舉步維艱。

據瞭解，制約量子計算機發展的有三大因素，而從以往的新聞來看，似乎除了中國攻克了其中一個問題外，其餘國家都還處在“顆粒無收”的狀態下，也就是三大制約因素，一個都沒解決。

制約量子計算機發展的第一個因素就是量子的精度問題。打個比方，普通計算機在計算1+1等於幾時，基本是不會出錯的，而量子計算機由於量子精度不高的原因，可能運算1千次1+1的問題時，就有一次答案會出錯。不過好在中國已經差不多解決了這個問題，中國科學家們已經將量子計算機的錯誤率降低到了0.01%以下，但其餘各國是否攻克了這個技術難題還不得而知，也沒有相關的新聞報道。

而第二個制約因素就是量子擴展性的問題，科學家們發現，量子計算機的量子位越高，整體運算精度就會相應大幅下降，這也是各國都將自己的量子計算機保持在20個量子位左右的原因。從這方面看，IBM的53位量子計算機估計更多的還是個噱頭。

至於第三個因素，也是各國在研製量子計算機中遇到的最難問題。由於量子之間存在相互影響，量子數據會在極短的時間內“損壞”，也就是說，在使用量子計算機時，必須在微秒級的時間內完成計算，並將計算數據導出。

不過儘管如此，英特爾量子硬件主管 Jim Clarke 依然將谷歌的這一進展稱爲「一個值得關注的里程碑」。他說，「商用量子計算機」的實現離不開研發的進步。雖然目前還只是這場馬拉松的第一英里，但我們堅信這項技術的潛力。」