风头正劲 量子霸权惹争议

量子理论发轫于1900年，当时的中国只能做看客；在20世纪下半叶“第一次量子革命”催生、兴起至今的信息科技浪潮中，中国成为“后发快跑”的追赶者；在第二次量子革命的临界点、加速段、窗口期，“中国量子军团”能否成为破门者、引领者、胜利者？

“量子霸权”一石激起千层浪。2019年10月24日，《自然》杂志刊发了谷歌公司的一篇论文。谷歌在该论文中表示，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。而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”。

谷歌真的实现“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量子计算机耗时200秒的任务。

“量子霸权”这一概念，量子计算研究中的一个术语，最早是由加州理工学院理论物理学家约翰·普雷斯基尔在2011年的一次演讲中提出的，也可翻译为“量子优越性”或“量子优势”，指的是量子计算机可以完成世界上最强大的超级计算机都不可能完成的计算。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。业界认为，如能有效操纵50个左右的量子比特，就能实现量子霸权，因为300个量子比特同时存储的数字就已比宇宙中的粒子还多。长期以来，量子计算机被认为是人类技术的下一次大飞跃。量子计算机遵循量子力学原理，以量子比特为基本信息单位，以量子纠缠、相干叠加为特色来处理信息，解决实用问题和科学问题。经典计算机基于二进制运行，二进制数字只有0和1，每个数字为一个比特。而一个量子比特既可以是0，也可以是1，以量子叠加的方式包含更大的信息量。

然而，任何基础研究的应用都会有一个渐进累积演化的过程，正如从莱特兄弟实现首飞到最早的商业航空诞生经过了大约10年，从“量子霸权”到量子计算商用需要多久？即便最乐观者如谷歌首席执行官孙达尔·皮柴的估计，至少也需10年。如果要对社会产生较大影响，可能还要更长时间。即便目前所推出的量子比特数接近或超过“量子霸权”所要达到的指标，但量子纠缠操纵精度、相干特性等质量上的不足，使其大打折扣，与之相配套的软件、算法也刚刚起步，因而距“量子霸权”还有很长的路要走。

尽管如此，量子计算机诱人的应用前景仍令人垂涎。人们希望量子计算机最终能够带来材料科学、物理学和化学领域的革命性变化，在人工智能、大数据处理、信息搜索、生物制药、物流优化等领域发挥重要作用。以生物制药为例，量子计算机将更好地模拟生物反应所涉及的量子过程。

因此，围绕着量子信息科技的国际竞争将越来越激烈。有关国家和国际巨头公司已全力“参战”，这是一场关乎未来信息科技主导权的竞争。在这场竞争中，一旦哪个国家突破了量子技术，就能够在经济、科技、军事等方面迅速形成显著优势。2018年，美国国会通过了“国家量子倡议法案”，希望在未来10年加速发展量子信息科学及其技术应用。同年，欧盟委员会宣布了“量子旗舰计划”，预计今后10年在量子研发领域投入10亿欧元。

我国量子计算研究虽然起步较晚，但近年来随着国家大力实施创新驱动战略，

重点布局、扎实推进，在多个领域连续取得突破性进展，在基于光子纠缠的量子计算研究等方面已占据全球领先位置。此外，量子通信和量子计算机已被列入“科技创新2030—重大项目”，量子信息科学国家实验室的建设工作也正在推进。阿里巴巴、腾讯、华为等企业也成立了量子计算机的研发团队。

面对“量子霸权”，我国还需加倍努力。一方面，要敢于向尖端科研、高难课题发起冲击，争取“啃下硬骨头”、站在最高峰；另一方面，也要反对将“量子霸权”转化为现实霸权，捍卫我们的安全和利益。量子信息科学已经进入一个深化和快速发展的阶段，特别需要多学科交叉融合和各项关键技术的攻关，这就需要在国家层面进行顶层设计和系统布局。

量子理论发轫于1900年，当时的中国只能做看客；在20世纪下半叶“第一次量子革命”催生、兴起至今的信息科技浪潮中，中国成为“后发快跑”的追赶者；在第二次量子革命的临界点、加速段、窗口期，“中国量子军团”能否成为破门者、引领者、胜利者？