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啥叫量子霸权？
年，加州理工学院(Caltech)的理论物理学家约翰·普雷斯基尔(JohnPreskill)创造了这个短语，用来描述量子计算机可以做经典计算机根本做不到的事情。
为什么？
因为量子计算机的发展遵循双指数增长。
第一层指数：
传统计算机的1位以0或1代表，但这个2进制数值是确定的，非0则1。
但量子计算机的量子位是光子的纠缠态或电子的自旋态，其利用的是量子效应的叠加态，其状态可以既是0也是1，或同時是0或1，让我们来个例子。
1个3位数据集是8个数据：{，，，，，，，}
如果要按照规则进行计算，经典的计算机需要处理8次输入和输出，因为其状态是确定的。
而1个3位的量子计算机只需要处理1次。
而谷歌的53位量子计算机1次可以并行处理的位数据是多少呢？
2的53次方，大约10种位数据。
第二层指数
这个是指量子计算机硬件本身的发展速度遵循类似“摩尔定律”，摩尔定律为大众所熟知，即计算机芯片的晶体管密度每18个月翻一番，算力增强一倍，这是一种指数增长的规律。
所以来自谷歌量子人工智能实验室的负责人HartmutNeven认为，量子计算机的速度正在以双指数的速度增长。双指数是指数之上再加一层指数。
谷歌的量子计算机算了啥？
谷歌的53量子位计算机用3分20秒完成的一项计算，全球最强大的超算Summit要花1万年。它到底算的什么东西？
任务本身涉及执行随机选择的指令序列，没有任何特定的实际用途。
（就是为了跑个分）
来看下Summit是个啥
顶峰（Summit）是隶属于美国能源部橡树岭OakRidge国家实验室（简称ORNL）的最新一代超级计算机，其年6月公布是被宣称为世界上最强大、最智能的超级计算机。
根据ORNL官方网站的介绍，Summit在运算能力方面的特点如下：
最高能够实现每秒20亿亿次的计算峰值，是ORNL的上一代超级计算机Titan的8倍；在特定应用中，Summit能够实现每秒亿亿次（3.3exaops）的混合精度计算；Summit能够为能源、前沿材料和人工智能等领域提供前所未有的计算能力，从而使得以前不切实际或不可能的运算成为可能。从结构上来看，Summit由一排排有点像冰箱的硬件单元连接而成矩阵，总重吨，被安放在一个平方英尺的房间里。通过长度为英尺的光纤相连接，每分钟需要4加仑的水来冷却，同时消耗的电脑可以给8个美国普通家庭供电。
即使按照其竞争对手IBM的轻描淡写,这项计算任务也需要花费顶峰（Summit）超算2.5天的计算时间。
量子计算机为什么长这样？中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿院士曾就此问题做过专门的科普：早在80年代，物理学家们已经把量子计算机的主要理论框架建立起来，美国更是从90年代初开始布局了量子计算机研究，并逐步聚焦到半导体和超导的固态体系。
半导体量子芯片，“目前国际上，现在已制备出三个比特的半导体量子芯片，”郭光灿表示，中国目前也已经做到三个量子比特，基本上达到国际的水平。”
而另一个方向－超导量子计算机也是目前IBM、谷歌以及加拿大的D-Wave所采用的模式。
谷歌的sycamore
D-Wave公司的第四代D-Wave2Q量子系统
IBM的IBMQ
是不是长的都差球不多，因为工作在超导环境下，所以目前的量子芯片必须维持在极度低温状态下，
以IBMQ为例，整个装置从上到下，温度依次降低。顶部约为40开尔文，然后再下降到4开尔文、毫开尔文，依此类推。当到达底部时，温度是15毫开氏度，也就是绝对零度以上千分之15度。作为参考，太空的温度大约是2到3开尔文。量子计算机的核心温度比外太空要冷几百倍。
需要将它冷却的原因是隔离热干扰。任何热能都会使量子比特摆脱我们想要的叠加状态。即使有了这些隔离，量子比特也仅能保持约微秒（万分之一秒）的叠加状态。其次，其工作环境必须消除，包括地球磁场这里的杂散磁场，包括靠近处理器的材料都不是不带磁性的。
三家的计算机环境都有这种圆柱形屏蔽磁场的超导线圈，属于内部磁屏蔽系统
固态量子计算机的好处就是可拓展性，但是固态量子计算机的问题是的其量子比特相干性非常脆弱，很快消失掉。如果量子计算机的算法未能及时在这个相干时间内解决问题，那么量子比特的相干性就被会破坏掉，没有了相干性，量子比特间的纠缠就会失效，运算就会失败。
量子计算机能做什么？除了破译密码这种比较尬的任务，它们肯定还有更重要的事可做。
由于量子计算机能够进行大规模并行计算，一个应用的例子是化学和材料学，它们本身是基于量子尺度的，比如咖啡因分子，它有大约95个电子，不是一个特别大的分子，但是如果想在经典计算机上完全模拟它，你必须有10的48次方个经典bit。作为参考，地球上有大约10的50个原子。显然你永远无法那样做。使用量子系统，如果它是一个非常强大的容错量子系统，你可以用个量子比特来做，目前IBM和谷歌都已距离不远。
约翰·普雷斯基尔(JohnPreskill)在接受洛杉矶时报采访时表示：我们认为这对量子化学将产生重大影响，对农业和人类健康可能很重要。它可以帮助开发新药物、新能源、新材料。最明显的应用是当我们想要弄清楚某个大量子系统将会如何运作。例如，化学家试图非常精确地描述一个大分子如何作用时，量子计算机强大的算力将发挥作用。
IBM副总裁兼研究院Almaden实验室主任JeffreyWelser接受外媒VentureBeat采访时表示：量子计算机的应用集中在化学与新材料的发现、复杂系统优化、AI和机器学习。
通用量子计算机前路漫漫
郭光灿院士是这样评价这IBM和谷歌的超导量子计算机：两家代表了目前在超导量子计算机方面国际上最高的水平，但距离通用量子计算机仍然还很遥远，即使实现了量子霸权，其应用也是非常有限，是功能比较低级的专用机，仅能在相干时间内处理特定任务，
这是量子计算机研发上的大概状态，整个量子计算机发展处在类似传统计算机从晶体管时代到集成电路时代的过渡阶段。要实现量子霸权，必须保证量子芯片的物理量子比特数“起码是10万以上”，还有操作（相干）时间要足够长，以及有足够应对局面的量子纠错技术跟容错技术。
