2019 年 10 月，谷歌在《自然》杂志发表论文，宣布其 53 量子比特的 Sycamore 处理器在 200 秒内完成了一项计算任务，而最强大的经典超算需要约 10,000 年——”量子优越性”（Quantum Supremacy）一词随即风靡全球。但在这场媒体狂欢背后，这些里程碑的真实意义远比标题复杂。
## 谷歌 Sycamore（2019）
Sycamore 完成的任务是”随机量子电路采样”（Random Circuit Sampling）：对一个随机量子电路的输出分布进行采样。这个任务本身没有实际用途，但它被精心设计成对经典计算机极难模拟的形式。
谷歌声称经典计算机需要 10,000 年，但 IBM 当即提出异议，指出通过利用磁盘存储，最先进的经典算法可以在 2.5 天内完成相同任务。此后，研究人员不断改进经典模拟算法，将经典模拟时间压缩至数小时甚至更短。
**结论**：Sycamore 的实验验证了量子处理器能够正确执行复杂量子电路，这是技术上的重大成就；但”量子优越性”的优势边际随着经典算法改进而持续压缩。
## 中国”九章”光子量子计算机（2020/2021）
中国科学技术大学潘建伟团队研发的”九章”光子量子计算机，使用高斯玻色采样任务完成了量子优越性演示。2020 年版本（50 个光子，76 个探测器）声称比最快的经典超算快约 100 万亿倍；2021 年升级版”九章二号”（113 个光子）将优势进一步扩大。
与谷歌的实验不同，高斯玻色采样在量子化学和图优化问题上有潜在应用价值，但距离实用仍有相当距离。
## Xanadu Borealis（2022）
加拿大量子计算公司 Xanadu 的光子处理器 Borealis 使用 216 个时间多路复用光学模式，完成了压缩态玻色采样，声称完成采样仅需 36 微秒，经典模拟则需 9000 年。详见 [Xanadu 论文](https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x)。
Borealis 的优势在于使用了可编程光路，可重配置性更强，更接近通用量子计算机的形态。
## 量子优越性之后：NISQ 时代的实际价值
量子优越性实验证明了量子硬件的物理可行性，但尚未证明对实际问题的计算优势。当前量子计算机处于”嘈杂中等规模量子”（NISQ）时代：量子比特数量不足以实现完整的量子纠错，错误率限制了电路深度。
有意义的量子优势（Quantum Advantage）——即对有实际价值问题的加速——目前仍在研究中。最可能最先出现量子优势的领域包括：量子化学模拟（药物设计、材料科学）、量子机器学习（特定模型类型）和量子优化（组合优化问题）。
延伸阅读：[量子算法详解](https://sunqi.org/quantum-algorithms-zh/)；[arXiv 量子优越性综述](https://arxiv.org/abs/2206.04551)。
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