本文閱讀目錄：
1.前序
2.微軟的量子估算里程碑
3.量子霸權的指責
4.“量子霸權”取名的指責
5.微軟量子霸權實驗欲重做
6.谷歌量子的雄心壯志
7.谷歌量子失利撤稿
8.指責聲中的“九章”
9.量子估算的未來
正文：
1.前序
從微軟實現所謂的“量子霸權（）”開始，量子估算的狂熱就扶搖直上。
無論曉得量子估算本身的來龍去脈與否，量子計算機以萬億倍速率趕超精典計算機這一感知，潛移默化給人們留下“量子計算機優勢已成定局”的錯覺。
連同部份媒體，努力助長著該認知，使原先艱深難懂的量子估算概念更為混淆，在傳播過程中顯得愈發混亂。
加上第一個量子計算機公司IonQ上市的新聞不脛而走（參閱：），更是暗示，量子估算將迎來狂熱期。
不幸的是，像谷歌，微軟這樣的頂尖科技公司，過去在量子估算領域大放光彩，但近日也由于技術原理失效，以及初期的成就被證明僅用更少的精典估算資源就可以短時間有效達成。對于量子估算的未來，還是須要在狂熱中靜出來剖析。
實際上，這樣的狂熱還需從狂熱的起源處開始勒住。
2.微軟的量子估算里程碑
2019年10月下旬，由John領導的微軟研究團隊首次展示了“量子霸權”，微軟的量子計算機被證明有能力執行雖然是最強悍的傳統超級計算機也未能完成的特殊任務。該申明最早出現在一篇刊載在英國宇航局（NASA）網站上的論文中，但此后該出版物被撤下。
直至2019年10月23日，微軟宣稱在她們的量子芯片上大概200秒時間運行的任務，當時地表最強的超級計算機需10000年才會能完成對應的任務。該成果當時發表在了頂尖期刊《自然》雜志上[1]。一時間，全球震怒，借以作為量子估算發展的開辟式里程碑。
這個里程碑重要程度怎樣？當時對外評價的答案是“非常”。
在當時麻省理工大學技術評論的大會上，在關于量子估算的討論中，麻省理工大學院士、量子專家Will把此次估算的里程碑，稱作萊特兄弟在基蒂霍克的首次民航飛行。（參閱：）
圖1|微軟“量子霸權”發文（來源：）
3.量子霸權的指責
當日，關于量子霸權的指責聲即刻爆發。
2019年10月21日，《自然》雜志公開發文前，負責開發的IBM公司表示[2]，她們覺得精典系統可以用2.5天以更高保真度，理想地模擬同樣的任務。（參閱：）
并且這是一個最差且最為保守的恐怕，IBM甚至期望通過進一步的改進，增加模擬的精典成本，達到更快的速率，可能根本不須要2.5天。其實IBM并沒有給出詳盡的解決方案，僅僅是說可能。
盡管這仍不能印證計算機比量子計算機更快，但在John對量子霸權的最初定義中，他的確說過量子計算機必須做一些精典計算機不可能做到的事情，才算達到這個里程碑，而目前并沒有達到該閥值。
圖2｜“線路”經典估算運行時與線路深度的期望值剖析（來源：IBM）
上圖中，底線(紅色)恐怕53量子比特處理器的精典運行時(電路深度20為2.5天)，上線(紅色)恐怕54量子比特處理器的精典運行歷時。
超級計算機，其峰值估算能力高達200，比太湖之光的93要高出兩倍以上。
2020年5月14日，中國阿里巴巴量子估算團隊在arxiv更新一篇論文《of》[3]，否定了微軟2019年10月上發文宣稱的量子霸權優勢（亦稱為量子優越性）須要10000年的估算時間。
阿里巴巴團隊提出了一種張量網路的精典模擬方式，通過與相較的集群方法，可將10000年的時間減少到20天之內。（參閱：）
2021年3月4日，兩位中國科學家借助精典元件就實現了對微軟量子優越性的趕超[4]。中國科大學的張潘及潘峰使用60個英偉達GPU組成的大型估算集群，在5天的時間內完成了微軟的量子霸權的結果。值得注意的是，這兒僅用了輕量級的估算系統，并非超級計算機作為對比。
4.“量子霸權”取名的指責
早在2012年，量子化學學家John寫道[5]，“Wehopetothedaywhenwellcantaskswhatcanbedoneintheworld.（我們希望推動實現這一進程，讓實現良好控制的量子系統才能執行趕超精典世界所能完成的任務）。
在描述當時看似遙遠的這一目標時，在他的博客里取了一個響亮的名子:“（量子霸權）”[6]。（注：這兒，也有某些地方延續微軟譯音為“量子至上”，英文最初閱讀，易形成歧義誤會）。
而后《科學日本人》雜志嘲笑了這個命名，她們也不太喜歡“”這樣的起名。并提出看法，覺得化學學界出于社會和科學的誘因考慮，應當慎重當心地使用語言敘述，雖然在物質和能量那些高深遠離大眾的領域。
，英語有“morepower,orthanelse（譯音為：比任何人都更多的權利、權威或地位）”的意思。在英文的所有公開發文里，多數被譯為“量子霸權”或“量子至上（究其緣由，這是微軟翻譯并未得到中國的專家驗證統一的結果）”。
圖3｜微軟“量子霸權”（來源：）
院士總結了社區對這個詞提出的兩個主要反對意見，并解釋說：“這個詞激化了對量子科技進展早已被過份夸大的報導，”且”通過與黑人至上主義的聯系，激起了令人厭惡的政治立場”。
為此，在更多的語境下，人們用“量子優越性”來取代“量子霸權”。（參閱：）
5.微軟量子霸權實驗欲重做
丑聞不斷，就在中國科學家預印版發布后，討論持續了好幾日。
知名的科學家Scott就此提出了看法[7]：一方面是使用更復雜的問題來進行對比測試，其次是使用更多量子比特的量子計算機來重新做隨機線路的實驗，由于微軟和IBM都有大量量子比特的量子估算系統（例如70Q以上）。
其實關于量子物理的論文，這意味著，2019年的實驗須要重新做，10000年的申明須要改寫。
也就是說，60個英偉達GPU集群復制微軟的量子強悍實驗須要5天的時間，假如切換為更為強悍的超級計算機，采用中國科學家張量網路方式進行仿真，可能會把時間壓縮得更短。
但是這些技巧可以針對通常的問題，并表示這些技巧在估算大量的相關位串振幅和機率時，比現有的方式要高效得多。
這讓量子霸權過去相較于精典計算機10000年的巨大的時間差，回到了幾日的量級差異。
與微軟相比，這些使用GPU的方式，才能確切輸出任何位串的振幅和機率，噪音更小，但是她們能否估算條件機率并進行相應的取樣。
其實，回歸問題，純量子的方式一直具有明顯優勢，由于它在200秒內就提供了答案，而不是5天，性能優勢小于2000倍。更為重要的是，化學量子比特數目的發展才剛才開始。
6.谷歌量子的雄心壯志
2016年，谷歌公司聘請德國化學學家、微軟職工Leo為馬約拉納粒子項目工作。
2018年3月，發表了引人注目的文章，新的成果提供了“證據”，證明他觀察到了一種稱為馬約拉納費米子（）的“天使”粒子。
時任谷歌量子估算項目負責人的Todd告訴《巴倫周刊》，她們將在2018年年末擁有一個拓撲量子比特（一個拓撲的數學比特幾乎等于一個邏輯量子比特）。一個月后，這份深受爭議的報紙仍然公開出版。
圖4｜谷歌量子估算項目負責人Todd（來源：谷歌）
谷歌因此，傾盡竭力，獨家舉辦，希望借助馬約拉納費米子來建造一臺量子計算機。
2019年5月，谷歌公司量子估算業務發展經理JulieLove曾向外界透漏提及，谷歌將在“五年內”擁有一臺商用量子計算機，聽上去激奮人心。
在量子估算的各大方陣里，谷歌的拓撲量子估算一枝獨秀。
7.谷歌量子失利撤稿
2021年03月8日，谷歌捐助年發表在《自然》（）上的“”論文被撤稿。
在與合作者對數據進行重新剖析并校正后，發覺此前被觀測到的馬約拉納費米子實際上并不存在，主動要求撤回論文。在撤稿通知中，研究團隊就原始數據欠缺足夠嚴謹性向同行道歉。
代爾夫特理工大學科學誠信委員會對這一問題進行調查，作為調查的一部份，委員會已要求獨立的國際專家就該出版物提供客觀的意見。
在專家報告的公開部份，專家們強調，原稿中提出結果的方法表明，作者選擇了支持她們所找尋的現象的數據，而忽視了可能會對所提出的推論提出疑惑的數據。
國際專家沒有發覺任何證據表明這可能是故意的。專家們覺得最合理的解釋是，作者被當時的熱情所吸引，因而沒有對不符合其目的的數據給與足夠大的關注度。
在實現“量子霸權（語境與量子優越性一致，下同）”的賽道上，谷歌將希望寄寓在了馬約拉納費米子上。
2004年起，谷歌開始借助理論化學學方式，旨在于建立出基于馬約拉納費米子的量子比特，借以作為量子估算硬件的核心，但仍然沒有取得成效。
而2019年，微軟推出了具有54個量子比特的量子計算機“懸鈴木”（），率先宣布實現“量子霸權”，但在不足2年時間內，10000年的時間被輕松60個GPU壓縮至5天。
8.指責聲中的“九章”
全球著名實現“量子優越性”的機器當屬中國的“九章”光量子計算機，但當公開該靶機時，招來無數爭議。“九章”所完成的估算任務，也采用了200秒作為對標時間。（參閱：）
說巧不巧，John率領微軟實現了“量子霸權”，他對中國“量子霸權”提出了指責。表示雖然中國的研究人員早已取得了一些成果，但對于其機器巨大復雜性的宣稱，目前還未得到否認，理論學家們會盡早將這一點弄明白。
其中關鍵點在于，是否可以對“九章”進行編程以執行其他任務。并表示，假如“九章”只能完成玻色取樣，這么它就缺乏實用性。為此，雖然在科學上意義重大，但實際意義不顯著。
微軟的“量子霸權”可能面臨重新做實驗的可能，而該背景下，真正實現量子優越性的，雖然只有指責聲中的“九章”目前最為穩定。
9.量子估算的未來
谷歌量子估算論文從《自然》撤稿，實現“量子優越性”的計劃失利，微軟“量子霸權”的萬年時長里程碑式的優勢，一增長到幾天，量子優勢的那個200秒挑戰萬年的氣度也急劇縮減。
這勢必給行業高度的熱情和氣氛降降溫，保持理智的心態來觀測行業動向。
目前，全球的研究格局依然強勁，每位技術路線都有龐大的校企參與。
圖5｜量子估算路線與組織機構的關系（來源：Kurek,Joe薦）
目前看來，高溫超導、光量子以及離子阱技術，被寄寓厚望，由于企業的參與度較高。在量子客采集的數據中，占比也較大。
然而，一直沒有任何證據證明，哪一條技術路線才是通往通用量子計算機方向的最終選擇路線。
目前，每位技術棧也沒有在“量子優越性”問題上完美的作出量子計算機該有的驗證。諸如對一些較為通用的問題做驗證對比，過去日本的驗證和中國的驗證關于量子物理的論文，都是基于對特殊問題的驗證（隨機線路和玻色取樣）。
但從另一角度看量子估算，無論是IonQ上市也好，還是發布未來技術路線圖所呈現的可能性也罷，競爭熱度只增不減。
把量子比特做的隨機線路問題，置于70量子比特上時，對精典計算機來說，難度指數下跌。
重點是，70量子比特數目級的化學設備，在和IBM這樣的企業已經不存在任何技術障礙。
圖6｜微軟量子估算路線圖（來源：）
為此，在漸漸過度為NISQ時代的后半葉，不應再討論量子優越性問題。而應闡述，怎樣在NISQ時代，啟用量子優越性。
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