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“量子霸權”來了，中國如何發力

據《中國科學報》10月25日報道，“量子霸權”一石激起千層浪。《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。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”。

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的任務。

對此，中國科學院、中國科學技術大學表示，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，也可翻譯為“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。

不過需要認識到，量子計算機並非無所不能，只能是在進行某些操作時能夠發揮快速的優勢。還需要認識到的是，量子計算機還遠不成熟。量子相干有時間限制，必須在退相干之前完成計算。就目前的技術看，量子比特越多，就越難保持量子相干。

另外，量子計算機距離商業化還有很長的道路，飛入尋常百姓家還是比較遙遠的事情。一般認為，真正實現量子計算機的商業化，需要上百萬個量子比特的處理器。

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，以中國科學技術大學、浙江大學和中國科學院物理所等為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，以及華為、騰訊、百度等企業，也在量子計算領域有相關研究或佈局。

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，但並沒有明顯的差距”。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。不能低估實現量子計算機的工程技術難度。因為要實現量子計算機，很大一部分工作就是解決工程實現問題。