量子霸權聽起來有點可怕， 仿佛像是《終結者》電影系列的結局或者是一場失敗的政治運動一樣。 事實上， 它意味著量子電腦超越所有經典電腦的時代的到來。 加州理工學院的量子理論學家John Preskill在2012年首次使用“量子霸權”這一說法， 之後它被越來越多的人接受， 因為它的時代似乎近在眼前。 根據許多量子計算的支持者， 它甚至可能在年底之前到來。
但是量子霸權這一概念是否合理？仔細一想就會發現很多問題。 我們根據什麼標準判斷一台量子電腦在性能上超越一台經典電腦？要解決什麼問題？如果沒有經典電腦做參考，
對於量子霸權， 評論家們預測它將主導資訊技術領域， 並對此興奮不已， 而電腦科學家和工程師的反應則淡定得多。 他們未將其視為一種節點性的突破， 而是一種象徵性標誌：它是一件概念工具， 借由它開展一場有關這兩種計算方法差異的討論。 或許， 它還是一條出色的宣傳口號。
IBM 50量子比特電腦所需的一台低溫恒溫器。
魔法數位量子電腦依據在最小尺度支配物質行為的量子規律來操縱資訊。 在這個量子世界中， 資訊可被編碼為量子比特， 它們由代表二進位1和0的量子態物件構成。 在量子電腦中， 量子比特保持量子相干疊加態， 也即它們相互關聯， 而非像在經典計算機電路中的比特（電晶體）一樣相互獨立， 因此就有可能比經典電腦更高效、更快速地執行某些計算， 所需的（量子）比特也更少。
IBM和穀歌都已經研發出量子計算原型設備。 IBM向公眾開放了一款接入雲端的5量子比特電腦。 2017年11月10日， IBM宣佈為商業用戶提供一台20量子比特電腦。
但是， 誰能確定量子電腦真的可以做到經典電腦做不到的事呢？會不會只是人們還沒有發現一種足以勝任的經典演算法？這就是為什麼量子霸權在理論上是一個有意思的挑戰：是否真的存在一些問題讓人們可以通過嚴謹的方式證明量子計算能完成經典計算無法完成的任務？
討論最多的是所謂的取樣問題：將有效隨機比特轉化成來自預定義分佈的比特。 John Martinis領導的谷歌團隊描述了一個在量子電腦上實行類似取樣方案的實驗流程，
因為這篇論文， 50量子比特為成為了一個標誌性數位。 谷歌計畫利用僅僅 50 個量子比特實現量子霸權， 而Edwin Pednault 與同事（IBM湯瑪斯·J·沃森研究中心）在他們之前發表的一篇預印本論文中表示， 只要設計足夠精巧新穎， 在經典電腦上也可以類比某些49量子比特問題， 這被一些新聞報導解讀為對穀歌的挑戰。
深度才是重點但事實並非如此。 現在量子計算專家不得不反復強調：量子比特的數量並非唯一的決定因素。 衡量量子電路能力的一項重要標準其實是“深度”， 即在量子比特相干性消失前， 一個量子比特系統能實現多少個邏輯運算（“門”）， 因為當量子比特退相干後計算錯誤就會激增，
這意味著一項量子計算任務之於經典電腦的難度取決於演算法深度， 而不只是量子比特數量。 Martinis說IBM的論文只討論了深度較淺的問題， 所以在49量子比特水準上仍舊存在經典計算解決方案， 也就不足為奇。 他說：“谷歌已充分意識到， 淺層電路更容易進行經典計算。 我們在原始論文中有提到這個問題。 ”
麻省理工的電腦科學家Scott Aaronson也認為IBM的研究並沒有對實現量子霸權有明顯的推動作用。 “這是一篇出色的論文， 它創下了對通用量子電路進行經典類比的新記錄， ”他寫道，但是“它並沒有動搖量子霸權實驗的依據。”
他說事實幾乎可以說是相反的：論文表明“使用經典電腦類比49量子比特電路是可行的，這是穀歌計畫的量子霸權實驗的先決條件，因為這是我們唯一所知的檢查實驗結果的方法。”這篇IBM論文在本質上展示了如何在最大邊界上驗證量子計算結果，這樣當超越這一邊界時，電腦科學家和工程師就能對量子電腦保持最大的信心。Aaronson說這個目標可以被比作“不斷向高山之巔攀登，卻又要保證山腳下的人能始終看到你。”
這些觀點似乎與IBM團隊自己的看法一致。Pednault說：“我認為從我們建立的模擬方法中可以得出的一個結論是，量子霸權應該被看作一個度的問題，而不是一個絕對閾值。我和其他一些人都更喜歡用‘量子優勢’這個詞。”
IBM的理論科學家Jay Gambetta表示同意，因為從字面上解讀量子霸權可能意義並不大。他說：“我不認為量子霸權代表了我們到達終點宣告勝利的一個里程碑。我將這些‘霸權’實驗視作一系列旨在説明我們研發量子設備的基準測試實驗。”
Pednault說，無論如何，實現量子霸權“不應該被誤解為量子計算將為經濟和社會做出巨大貢獻的決定性時刻。我們仍需要做大量艱苦的科學工作。”
當然，這還是屬於應用科學範疇。量子霸權這一概念提出了一個值得深思的理論難題，但是並沒有揭示量子電腦最終能夠為社會做些什麼。
Nature自然科研
”他寫道，但是“它並沒有動搖量子霸權實驗的依據。”他說事實幾乎可以說是相反的：論文表明“使用經典電腦類比49量子比特電路是可行的，這是穀歌計畫的量子霸權實驗的先決條件，因為這是我們唯一所知的檢查實驗結果的方法。”這篇IBM論文在本質上展示了如何在最大邊界上驗證量子計算結果，這樣當超越這一邊界時，電腦科學家和工程師就能對量子電腦保持最大的信心。Aaronson說這個目標可以被比作“不斷向高山之巔攀登，卻又要保證山腳下的人能始終看到你。”
這些觀點似乎與IBM團隊自己的看法一致。Pednault說：“我認為從我們建立的模擬方法中可以得出的一個結論是，量子霸權應該被看作一個度的問題，而不是一個絕對閾值。我和其他一些人都更喜歡用‘量子優勢’這個詞。”
IBM的理論科學家Jay Gambetta表示同意，因為從字面上解讀量子霸權可能意義並不大。他說：“我不認為量子霸權代表了我們到達終點宣告勝利的一個里程碑。我將這些‘霸權’實驗視作一系列旨在説明我們研發量子設備的基準測試實驗。”
Pednault說，無論如何，實現量子霸權“不應該被誤解為量子計算將為經濟和社會做出巨大貢獻的決定性時刻。我們仍需要做大量艱苦的科學工作。”
當然，這還是屬於應用科學範疇。量子霸權這一概念提出了一個值得深思的理論難題，但是並沒有揭示量子電腦最終能夠為社會做些什麼。
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