來源：中國科學報

“量子霸權”一石激起千層浪。10月24日，《自然》雜誌刊發了谷歌公司的一篇論文。在該論文中谷歌表示，其開發出一款54量子比特數（其中53個量子比特可用）的超導量子芯片“Sycamore”。基於Sycamore，谷歌對一個53比特、20深度的電路採樣一百萬次只需200秒。而目前最強的經典超級計算機Summit要得到類似的結果，則需要一萬年。基於這一突破，谷歌宣稱其率先實現了“量子霸權”。

在接受媒體採訪時，谷歌首席執行官Sundar Pichai認爲，該研究成果對谷歌來說具有里程碑式的意義，並將其與萊特兄弟發明飛機相比。

真的“霸權”了嗎？

谷歌剛剛宣稱實現“量子霸權”，同樣在量子計算領域深耕的IBM就提出了質疑。

IBM研究人員在發表的論文中寫道，谷歌在實驗中並沒有充分挖掘超級計算機的潛力。如果按照IBM的方法來對超級計算機進行編程，僅需2.5天就能完成谷歌論文中量子計算機耗時200秒的任務。

對此，中國科學院量子信息重點實驗室副主任、中國科學技術大學教授郭國平向《中國科學報》解釋道，谷歌“一萬年”結論的得出，是基於量子計算特性，相對經典計算機效率提升“粗暴計算得出的數字”，並沒有考慮現在超級計算機在存儲、網絡傳輸等性能上的優化。

“量子霸權”這一概念最早由加州理工學院理論物理學家John Preskill在2011年的一次演講中提出，也可翻譯爲“量子優越性”或“量子優勢”。衡量量子計算機實現“量子霸權”的標準是：能比經典計算機更好地解決一個特定計算問題。

中國科學技術大學量子物理與量子信息研究部教授朱曉波告訴《中國科學報》，這是人類首次實驗演示在一個計算複雜度被嚴格證明的問題上，量子計算機相較於經典計算機有着壓倒性優勢，因此有着重要的里程碑式意義。

不過，他同時指出，由於谷歌此次只是將之應用在某一個特定問題上，且該問題目前還沒有任何實用價值，因此不少同行認爲其稱自己實現“量子霸權”有過分誇大的嫌疑。有一派學者主張稱之爲“量子優越性”。

是否進入計算新時代？

谷歌此次成果是否爲人類開啓了計算的新時代？對此，專家們有着自己的理解。

“谷歌確實開闢了量子計算機的新紀元。”國內某知名高校物理系一位要求匿名的教授說，當量子計算機可以操控53個量子比特的時候，它就不再是個“玩具”了。

朱曉波亦認爲，儘管它距離發展成可實用的計算機還有很遙遠的路要走，但這是量子計算機的一個起點。

郭國平則認爲，Sundar Pichai關於“萊特兄弟試飛飛機”的類比還有一層含義。那就是，萊特兄弟首次成功試飛只離開地面飛行了12秒，這跟“蒸汽機剛發明出來時連小馬駒都跑不過”是一個道理。但是，從基礎研究到應用基礎研究，谷歌一直堅持在做，這纔是最重要的。

郭國平作了一個類比：“量子計算機好比剛誕生的熱兵器，使用火藥的熱兵器剛出現的時候，威力可能還不如弓箭等冷兵器。但是，在某一個點上，熱兵器勝過冷兵器一籌，從此以後可能就會走上快速發展的道路。”

中國何時實現？

近年來，我國在量子計算相關領域的投入非常可觀，並由此取得了諸多成果。

“我國在超導量子計算領域近年來進展迅速。”朱曉波告訴記者，以中國科學技術大學、浙江大學和中國科學院物理所等爲代表的單位先後創造了10個、12個、18個量子比特糾纏的新紀錄，在國際上已經躋身一流的研究團隊。

此外，清華大學、南京大學、中國科學院武漢物理與數學研究所等高校院所，以及華爲、騰訊、百度等企業，也在量子計算領域有相關研究或佈局。

朱曉波表示，從公開發表的論文來看，在量子處理器所集成的數量以及性能等綜合指標上，“我國與谷歌存在一定的差距，但並沒有明顯的代差”。

“我們前期已經突破了20個量子比特的超導量子計算技術，正在攻關50量子比特。如果能有效地組織起國內的核心力量，並提供足夠的資源支撐，有望在兩三年內迎頭趕上。”朱曉波說。

在量子計算機領域有着深刻研製體會的郭國平則認爲，不能低估實現量子計算機的工程技術難度。因爲要實現量子計算機，很大一部分工作就是解決工程實現問題。

中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦認爲，中國要在量子計算領域迎頭趕上，還需要做到兩點：一是改變現在分散的格局，因爲“游擊戰競爭不過大兵團”；二是摒棄以論文爲導向的做法。

“以前經費投到量子計算機這個主流方向上的很少，必須大力投入。與此同時，如果以論文爲導向的做法不改變，投入再多錢也難以趕上。”郭光燦說。