谷歌声称已经实现了量子霸权。那么，你可能会问什么是量子霸权？它是，使用量子计算机来完成一项任务，一组定义明确的问题，甚至比经典计算机还要快。简而言之，当量子计算机解决了超级计算机无法解决的问题时，就被称为量子霸权。要了解量子计算，我们首先需要了解量子力学的基础知识。
量子力学是物理学的一个分支，它在最基本和原子层面探索物理世界。在原子层面，它是一个鬼城，事情没有意义，事情不遵循经典物理定律，或者至少不是全部。事情变得概率性，没有什么是确定的，我们开始用波而不是粒子来谈论，因此叠加、干涉和纠缠等现象开始发挥作用。
叠加：在存在磁场的情况下，电子可能以两种可能的自旋状态存在，通常称为自旋向上和自旋向下。每个电子在被测量之前处于任一状态的机会都是有限的。可以观察到在测量时处于特定的自旋状态。根据一般经验，朝上的硬币具有确定的价值：它是正面还是反面。即使您不看硬币，您也相信它一定是正面或反面。
干扰：两个波相互穿过的能力，在波峰重合处相互加强，在波峰和波谷重合处相互抵消，类似于水中的涟漪相互干扰。例如，这会导致由来自两个光源的光照亮的屏幕上出现明暗条纹的干涉图案。
纠缠：当两个粒子纠缠或交织在一起时，它们会集体表现。即在测量时，如果确定一对纠缠粒子处于“向下”的自旋状态（即最低能量状态。当电子与其磁场对齐时），则此决定被传送到另一个相关粒子，该粒子现在呈现相反的自旋状态“向上”。量子纠缠允许量子比特，包括那些遥远的量子比特，可以瞬间相互作用。
量子计算利用所有上述现象来函数。位是最小、最基本的存储单位，可以存储 0 或 1 的二进制值。 类似于经典计算机中的位，我们在量子计算机中有一个 qubit（量子位），它构成了最基本的单位量子计算机中的存储。不同的是它可以将两个值叠加，可以同时表示1和0，各有一定的概率。在亚原子水平上是可能的。尽管一个粒子可以以多种量子态存在，但是一旦我们测量了该粒子的能量或位置，它的叠加就会消失，然后它就只存在于一种状态中。这些量子位可以由可以同时占据两种状态的量子粒子物理表示。这也将利用量子纠缠的概念来比这个已知宇宙中的任何东西都快得多地处理数据。结合所有这些，我们可以使这些计算机的工作速度甚至比超级计算机还要快。
我们将我们试图解决的部分问题编码为复杂的量子状态，然后我们操纵该状态以将其推向最终代表解决方案的状态。我们使用量子计算机对其进行编码，为此我们需要一个带有量子位的芯片，它是量子信息的载体，我们控制量子位状态的方式是使用微波脉冲。我们将它们发送到电缆上，我们已经校准了这些微波脉冲，以便我们确切地知道在此持续时间内具有此频率的这种脉冲将使量子位叠加或将量子位的状态从 1 翻转为 0 或者如果我们在两个量子位之间施加微波脉冲，我们可以纠缠它们。我们可以通过微波信号进行测量。关键是开发这些结果是确定性的算法。有两类主要的量子算法。
- 几十年来开发的算法，例如用于因式分解的 Shor 算法、用于非结构化搜索的 Grover 算法，这些算法的设计假设您有一台完美的容错量子计算机，而这台计算机是在几十年后。
- 近期量子计算机应用算法。目前，我们正处于需要此类算法的阶段，这属于研究和开发的主题。
谷歌声称它已经实现了量子霸权。他们宣布他们最新的量子处理器芯片 Sycamore 在 200 秒内执行了一个随机数生成问题，这将使世界上最快的超级计算机——IBM 的 Summit 耗时大约 10,000 年。
谷歌的竞争对手IBM完全摒弃了这一说法，称使用一些非常简单的技术峰会可以在两天半内轻松完成相同的任务。
谷歌反驳道：“我们期待人们在 Summit 上运行这个想法并检查它并检查我们的数据，因为这是科学过程的一部分——不仅仅是提出它，而且运行它并检查它。” “与此同时，我们将使我们的量子计算机变得更好，”他补充道。
但我们不应忽视这样一个事实，即与超级计算机的线性增长相比，量子计算机将呈指数级增长，而且 2.5 天对于某些任务来说仍然是很长的时间，因此超级计算机将很难跟上。
无论如何，这种说法让我们大致了解计算机的未来会是什么样子，以及目前谁将赢得比赛。更多详情，可以阅读文章——谁将赢得量子霸权辩论：谷歌还是IBM？