谷歌与IBM的量子里程碑，以及通往实用机器的漫漫长路

谷歌的声明基于一篇科学论文。《财富》杂志先获得该论文，《自然》随后将其发表。实验在一台名为Sycamore的53量子比特处理器上进行。谷歌称，该芯片在约200秒内对随机生成的电路采样一百万次。同样的任务，它估计最先进的超级计算机需要运行大约1万年。

差距本身就是重点。《财富》在NASA短暂发布论文前获得了它。据《财富》报道，谷歌研究人员在论文中写道：“量子加速在真实系统中可以实现，且不受任何隐藏物理定律的阻碍。”

这一结果并非凭空出现。2017年4月，《麻省理工科技评论》报道称，领导谷歌量子团队的物理学家John Martinis给自己定下的期限是当年年底达成同样的里程碑。当时他的团队只有一块6量子比特芯片，按二乘三排列。这块芯片用来测试一种制造方法：量子比特及其控制线路分别在不同芯片上制造，然后通过凸点键合连接。Martinis说，这样做是为了消除额外控制线，这些线会干扰量子比特的工作方式。他还说，霸权实验需要49量子比特的阵列，而30到50量子比特的设计已经在推进中。

IBM先做到50量子比特，随后质疑这一指标

谷歌并非唯一一家。美联社2017年11月报道，IBM已制造并测量了一款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称，这是首次有公司造出这一规模的量子计算机。麻省理工学院机械工程教授Seth Lloyd没有参与该工作。他对美联社说，IBM可能仍有故障需要排除，但这一宣布是重大进展的标志。

到2019年3月，IBM开始推行另一把尺子。ZDNET报道称，IBM的Q System One是一块20量子比特处理器，其量子体积达到16，是此前IBM Q系统所记录量子体积8的两倍。量子体积综合考量量子比特数量、连通性和相干时间，也把门操作与测量误差、器件串扰和编译器效率算进去。IBM称，要在一个十年内达到量子优势，这一指标需要每年翻倍。自2017年以来，其量子计算机的算力每年都翻了一番。

2019年9月谷歌的论文浮出水面时，IBM的Gil直言不讳。他对《财富》说，该实验是高度特殊情况的“实验室实验”，“没有实际应用”，并建议不要用量子霸权作为进展指标。他说：“量子计算机永远不会‘凌驾’于经典计算机之上，而是会与它们协同工作，因为各自都有独特的优势。”

英特尔实验室量子硬件总监Jim Clarke称谷歌的进展是“一个值得注意的里程碑”。他说，商用可行的量子计算机还需要更多研发突破。“虽然开发仍处于这场马拉松的第一英里，我们坚信这项技术的潜力。”

谷歌自己在2019年10月发布于博客的说明对局限相当谨慎。公司称这一结果是“hello world”时刻，并表示还需要很多年才能实现更广泛的实际应用。它把这项工作描述为历时13年的努力：2006年，谷歌科学家Hartmut Neven开始探索用量子计算做机器学习；2014年，Martinis及其加州大学圣塔芭芭拉分校团队加入，工作继续推进。

里程碑与产品之间的差距不是技术细节。量子处理器需要远大于50量子比特才能做有用的工作，而纠错在大规模上仍未解决。马里兰大学教授、初创公司IonQ联合创始人Chris Monroe在2017年对《麻省理工科技评论》说，霸权实验将是“一个学术里程碑”。他对后续工作的评价是：“之后你还得想办法让它更可扩展、更可编程。”