谷歌的量子霸权主张：200秒对1万年

《财富》拿到了一份谷歌论文的副本。这篇论文曾短暂出现在NASA.gov上，随后被撤下。2019年9月20日，《财富》报道称，谷歌发言人拒绝确认论文及其结果的真实性，NASA也没有立即回应置评请求。

论文称，谷歌的处理器用约200秒对一个量子电路采样100万次。研究人员写道，最先进的超级计算机完成同等任务大约需要1万年。他们估计，同样的实验放在谷歌云服务器上要跑50万亿小时。在量子处理器上，它只用了30秒。

研究人员写道：“量子加速在真实系统中是可以实现的，也不受任何未知物理定律的阻碍。”他们还预测，量子计算能力将“以双指数速率增长”，快于定义摩尔定律的指数速率。

Sycamore、Bristlecone与这一主张背后的数字

这台机器名为Sycamore，包含53个量子比特。团队此前设计过一台72量子比特的设备Bristlecone，这次缩减了规模。实验对随机生成的数进行采样，这些数来自一个涉及量子现象的特殊场景。研究人员说，他们确定自己的量子计算机在这项任务上击败了普通计算机。任务内容是计算某些专用电路的输出。

研究人员写道：“基于超导量子比特的量子处理器如今可以完成……当今最快的经典超级计算机无法企及的计算。”“据我们所知，这个实验标志着首次只能在量子处理器上完成的计算。”

《财富》指出，谷歌的一位消息人士暗示，NASA误将论文提前发表，当时团队的结论还没有经过科学同行评审的彻底审查。这一过程可能耗时数周到数月。《财富》说，如果论文经得起推敲，它将预示量子科学的一个分水岭时刻，回击那种认为某种未知自然规律可能阻止量子计算机如愿运行的怀疑。

这一主张并非没有遭到反对。

IBM研究主管Dario Gil建议不要用量子霸权作为衡量该领域进展的指标。他对《财富》说：“这个实验和‘霸权’一词几乎会被所有人误解。”Gil把该实验描述为高度特殊的“实验室实验”，且“没有实际应用”。他还说：“量子计算机永远不会‘统治’经典计算机，而是与它们协同工作，因为各自有独特的优势。”

英特尔实验室量子硬件主管Jim Clarke称谷歌的更新是“一个值得注意的里程碑”。他说，“一台商业上可行的量子计算机将需要”许多研发进展才能成为现实。Clarke补充说：“虽然开发仍处在这场马拉松的第一英里，我们坚信这项技术的潜力。”

谷歌如何走到这一步

这一结果源自谷歌两年前公开设下的目标。2017年4月，《麻省理工科技评论》报道称，领导谷歌量子研究团队的John Martinis给自己几个月时间，要在计算史上达成一个里程碑。Martinis说，到那年年底，他的团队将造出一台实现“量子霸权”的设备，意思是它能完成任何传统计算机无法企及的一项特定计算。证据将来自谷歌芯片与全球最大超级计算机之一的竞速。

Martinis当时说：“我们认为已经准备好做这个实验。这是我们现在就能做的事。”

他有信心的一个原因是一块新芯片，六个量子比特按二乘三排列。Martinis说，这显示当量子比特并排摆放时，公司的技术仍然有效，而它们在更大的设备中也会这样摆放。它还测试了一种制造方法，量子比特与控制它们的传统布线分别在不同芯片上制造，之后再通过凸点键合连接。这一做法意在消除可能干扰量子比特工作的多余控制线。

Martinis说：“这个过程全都行得通。现在我们准备加快速度了。”他说，30到50量子比特设备的设计已经在进行中，而霸权实验需要49个量子比特组成的阵列。

即便在当时，研究人员也已在争论这个里程碑意味着什么。马里兰大学教授、量子计算初创公司IonQ联合创始人Chris Monroe说：“这会是一个学术里程碑。之后你还得想办法让它更可扩展、更可编程。”Martinis同意还有很多工作要做，但认为这个实验可以成为任何声称拥有可用量子计算机者的基准。

到2017年12月，这场竞赛已经吸引了商业听众。在NASA Ames举行的首届Q2B会议上，来自汽车和航空公司、大型银行、软件公司和军方的代表与专家、创业者和教授会面。Gizmodo报道称，据Martinis说，谷歌当月正在制造其49或50量子比特设备，并将在两周后开始测试，不考虑圣诞假期造成的延误。

在同一场活动上，Martinis反驳了进展被推销的方式。他说：“新闻稿总是用量子比特数量来谈量子太空竞赛。这不仅仅是数量，还有量子比特质量。”

IBM的竞争性里程碑

谷歌并非唯一声称取得第一的公司。2017年11月10日，美联社报道称，IBM已制造并测量了一台50量子比特的处理器原型。领导IBM量子计算与人工智能研究部门的Dario Gil说，这是首次有公司造出这一规模的量子计算机。

未参与IBM研究的麻省理工学院机械工程教授Seth Lloyd说，IBM很可能还有故障要解决，但称50量子比特的声明是重大进展的标志。

此后IBM继续发布里程碑。ZDNET在2019年3月报道称，拥有20量子比特处理器的IBM Q System One实现了16的量子体积，是当时IBM Q的两倍，后者量子体积为8。IBM把量子体积描述为一项性能指标，由量子比特数量、连接性和相干时间决定，并计入门与测量误差、设备串扰和电路软件编译器效率。IBM说，量子体积需要每年翻一番，才能在未来十年内达到量子优势，即量子应用相对经典计算机带来显著优势的那一点。

回到谷歌，团队把结果描述为一种转变，而非抵达。研究人员写道：“这些进展的结果是，量子计算正在从研究课题转变为释放新计算能力的技术。”“距离有价值的近期应用，我们只差一个创造性的算法。”