2019年10月23日，Google在官网《Nature》 (Nature)杂志上宣布，其研发的量子蓑衣网小编2022计算机可以精确控制53个量子比特，在超导电路系统的采样运算中，对目前的超级计算机冠军Summit形成绝对优势，即实现“量子霸权”。谷歌“量子霸权”的实现，展示了其对量子比特的控制能力，为后续的量子纠错和专用量子计算机的应用奠定了基础。对于我国来说，有必要梳理量子计算领域的进展和差距，以加快特种量子计算的发展。

对谷歌量子霸权事实的回顾

谷歌号称第一个实现量子霸权。

量子霸权，从量子至上翻译过来，其实翻译成量子优势更准确；意味着量子计算机拥有超越经典计算机的计算能力。此前，被NASA误发的谷歌“量子霸权”论文草案，于10月23日正式重新发表。与之前的草案相比，正式文件中增加了许多技术细节。谷歌在论文中说，它开发了一种具有54个量子位的量子芯片，命名为Sycamore，由铝、铟、硅片和超导体(约瑟夫森结)组成。其中53个量子位和86个耦合器可以进行运算，剩下的量子位不能正常工作。Sycamore可以在200秒内对53位超导电路系统采样100万次，而世界排名第一的超级计算机Summit需要1万年才能完成计算。基于此，谷歌认为量子计算已经超越了经典计算，并因此宣布实现了量子霸权。

量子霸权作为概念上的“里程碑”，是特种量子计算机应用过程中的重要节点。谷歌草案论文发布后，IBM发表博文称谷歌实现量子霸权被夸大了。一方面，Google在比较Sycamore和Summit时，假设超级计算机会受限于系统内存存储的数据量，这是有偏差的。IBM保守估计，Summit执行谷歌量子处理器的等效任务只需要2.5天，而不是1万年。另一方面，即使在超导电路系统的采样运算上，Sycamore优于Summit，但通用量子计算机的应用仍然漫长，“霸权”二字可能导致大众对量子计算的高度期待。但是，谷歌的研究仍然意义重大。仅谷歌控制53个量子比特的能力就足以让业界兴奋不已，这标志着量子计算机离应用又近了一步，为量子计算的发展注入了一剂强蓑衣网小编2022心剂。

谷歌致力于量子计算研究，技术实力领先全球。谷歌Sycamore系统基于超导电路系统，在非平行条件下，单比特误码率为0.15%，双比特误码率为0.36%。在保持高保真度的同时控制53个量子位，这在世界上还是第一次。此外，谷歌长期以来在量子计算领域持续投入，并取得重大突破，相关成果丰富。2018年3月5日，谷歌推出72位量子芯片Bristlecon，实现了1%的低错误率；同年7月，谷歌发布了可用于量子计算的Python开源框架Cirq。最近，Google在《Nature》合作期刊《npj Quantum Information》上发表了论文《通过深度强化学习实现通用量子控制》(通过深度强化学习实现普适量子控制)，提出了深度强化学习实现普适量子控制的方法，可以大大提高量子计算机的计算能力。

我国量子计算基础研究进展与国际领先水平仍有差距

理论研究取得突破，处于高节奏状态。我国量子计算研究的参与者多为科研机构和高校，主要包括中国科技大学、浙江大学、中国科学院、清华大学、南京大学、北京计算科学研究中心等。并在相关领域取得了一些成果。其中，在多光子纠缠领域，中国的研究进展很快，已经纠缠了18个光量子，研究机构和核心论文数量都在

市场化龙头企业参与度低，缺乏全面的战略布局。在量子计算领域的技术积累、R&D投资、产业发展方向战略布局等方面，中国企业与国际先进水平存在较大差距。预计未来几年，中国企业仍将处于跟随状态。近年来，虽然BAT等龙头企业已经开始布局量子计算，但对量子计算的研究仍处于观望阶段。与欧美企业相比，资金投入较少，技术研发以跟进为主，缺乏全面的战略布局。研发成果多为基于经典计算机的量子模拟，与国际领先企业相差甚远。

产业化关键技术与国际先进水平还有较大差距。一方面，超导量子计算、半导体量子点等全蓑衣网小编2022电技术系统大多依赖于传统的集成电路技术。但我国集成电路技术起步较晚，仍存在较大的技术障碍。量子技术的性能远远落后于欧美国家。另一方面，与美国量子计算机软硬件的布局和重点相比，我国的量子软件R&D能力、量子计算算法和量子比特控制技术明显落后，严重制约了我国量子计算机的发展步伐，容易导致在国际竞争中处于被动状态。

启示与借鉴

针对特定领域的专用量子计算机有望率先成熟并得到应用，所以要坚定发展信心。随着量子比特可控性的不断提高，未来类似谷歌的量子霸权事件将会不断涌现，量子计算的发展前景也将逐渐明朗。研究机构看好量子计算的前景，持续投入量子计算领域：继谷歌的量子霸权之后，D-Wave Systems宣布其新一代5000位量子退火计算机将首次出售给洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)；摩根大通的戴姆勒等公司正在测试IBM的量子计算硬件；美国宇航局正在与谷歌和其他公司合作，希望利用量子计算机来完成任务调度或探索系外行星。在后量子霸权时代，量子计算可以被应用于探索更多现有经典计算机无法进行的开创性研究领域，这也意味着人类即将进入量子技术发展的关键新时代。

加快中国在量子计算等前沿领域的R&D、投资和产业化。Google、IBM等量子计算领域的领军企业一直在量子计算领域投入巨资，其成果值得肯定。因此，有必要坚定信心，进一步推动量子计算在中国的发展。一是推动国内龙头企业积极进行量子计算产业布局，组织工程技术研发，加大研发投入，培育一批子计算领域的骨干企业。第二，集中优势资源攻克技术弱项，重点解决量子比特的规模、性能等技术瓶颈，提高量子比特的相干时间，实现噪声环境下的高保真测量子逻辑门。三是加强专业人才梯队建设的整体布局，既要培养一批本土高端技术人才，又要基于市场环境，通过政策引导，聚集全球最优秀的量子计算相关专家。