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“量子霸权”来了，中国如何发力

据《中国科学报》10月25日报道，“量子霸权”一石激起千层浪。《自然》杂志刊发了谷歌公司的一篇论文。在该论文中谷歌表示，其开发出一款54量子比特数（其中53个量子比特可用）的超导量子芯片“Sycamore”。基于Sycamore，谷歌对一个53比特、20深度的电路采样一百万次只需200秒。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，谷歌宣称其率先实现了“量子霸权”。

真的“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研究人员在发表的论文中写道，谷歌在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的任务。

对此，中国科学院、中国科学技术大学表示，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。

“量子霸权”这一概念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，也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”。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。

不过需要认识到，量子计算机并非无所不能，只能是在进行某些操作时能够发挥快速的优势。还需要认识到的是，量子计算机还远不成熟。量子相干有时间限制，必须在退相干之前完成计算。就目前的技术看，量子比特越多，就越难保持量子相干。

另外，量子计算机距离商业化还有很长的道路，飞入寻常百姓家还是比较遥远的事情。一般认为，真正实现量子计算机的商业化，需要上百万个量子比特的处理器。

中国何时实现？

近年来，我国在量子计算相关领域的投入非常可观，并由此取得了诸多成果。我国在超导量子计算领域近年来进展迅速，以中国科学技术大学、浙江大学和中国科学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、中国科学院武汉物理与数学研究所等高校院所，以及华为、腾讯、百度等企业，也在量子计算领域有相关研究或布局。

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综合指标上，“我国与谷歌存在一定的差距，但并没有明显的差距”。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。如果能有效地组织起国内的核心力量，并提供足够的资源支撑，有望在两三年内迎头赶上。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。