谷歌「量子霸权」背后：美国政府是如何支持量子计算事业的

在经历了九月的 NASA 论文乌龙事件后，十月，谷歌正式宣布证明「 量子优越性 理论」。在激起学术界的全民沸腾之后，让人意外的是，美国白宫也迅速在媒体做出回应，而这个举世瞩目的项目背后正是美国政府与学院通力合作的成果。

10 月 23 日，谷歌 人工智能 量子小组正式宣布完成「量子优越性理论」的证明。      

这是最初论文被删稿后的一个月，也让整个科学界不安了一整个月后，量子优越性的疑云终于尘埃落定。谷歌发表在《自然》科学期刊上的论文是有力回应。

论文详述了他们的 53 位量子计算机 Sycamore（梧桐），是如何只花了 200 秒的时间就完成了一个当前世界上最快的超级计算机需要 10000 年时间才能完成的计算（速度快出约 18 亿倍）。

但是这个故事里却新添了一个不容易被人所察觉的线索：在谷歌发布当天的上午，美国首席技术官 Michael Kratsios，在自己的《财富》专栏里发表评论文章，断言谷歌做出了非凡的新成就，并强调这一发现是通过学术界和特朗普政府的支持才得以实现的。

 美国首席技术官的角色是在奥巴马时期创建的，Michael Kratsios 在今年由特朗普亲自提拔。作为全美最高科技职位，在加入特朗普政府之前，Kratsios 曾担任 Peter Thiel 投资公司 Thiel Capital 的首席执行官，并担任另一个 Thiel 项目的首席财务官，即对冲基金 Clarium Capital。    

首席技术官职位就技术问题向总统提出建议，致力于制定技术政策，并且重要的是作为与私营部门的联系。与他的前任相比，Kratsios 为该角色带来了独特的风险资本色彩视角，该角色位于白宫科技政策办公室内。

美国科技政策办公室也同时通过电子邮件发表了类似的官方声明。

「任何一个实体都不可能独自实现这一历史性里程碑，」Kratsios 在其题为「美国如何实现『 量子霸权 』」的文章中说道，「相反，学术、工业和政府团队自下而上地共同努力，推动科学的界限，为人类进步释放新的潜力。」

以白宫为首的美国政府机构及时出镜，让我们不由得怀疑，谷歌量子优越性的背后到底都藏着些什么？

背后藏着谁

为了证明量子优越性理论，谷歌的团队研究从基础研究开始。而他们完整的工作展开，从一开始就离不开政府性质的实验室支持。

Kratsios 在自己的专栏中表示，谷歌先是在在加州大学圣巴巴拉分校和国家科学基金会（NSF）支持下的其他大学开始了自己的努力，进行了先行实验。之后，谷歌依靠能源部的超级计算机和美国宇航局量子人工智能实验室的联邦专家的支持，来完成验证量子算法的艰巨任务。

联邦政府和学术界的支持，无疑为谷歌的研究开展扫清了障碍。他们同时与美国国家航空航天局艾姆斯研究中心、橡树岭国家实验室和总部设于欧洲的跨学科研究中心德国于利希研究中心在论文中进行了合作。

这位技术官说：「这三个组织在高性能计算方面都有着丰富的经验，并帮助开发了经典量子电路模拟器，帮助我们验证了 量子至上 的主张。」

他补充说到，特别是 NASA，是该模拟器的主要开发者，该模拟器能够使用橡树岭国家实验室的 Summit 超级计算机验证谷歌的量子优越性。还指出，这是 500 强超级计算机中的第一个。

他还表示，除了在加州大学圣巴巴拉分校 和 NSF 的关键财政支持下所做的硬件努力之外，谷歌还在与美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards And Technology）合作，探索新兴技术的应用。

身为谷歌一分子的 Kratsios 说：「我们感谢一路上得到的所有帮助和支持。」

无与伦比的创新生态系统

谷歌量子优越性的达成，是美国无与伦比的创新生态系统作用的成果。    

这个生态系统是美国学术界、私营部门和联邦政府之间独特合作的结果。

有的批评者可能会认定，量子优越性的证明只是一项伟大的科学成就，此外它毫无任何实际应用，然而，恰恰是这种看法，忽略了量子计算的惊人潜力。而美国政府，他们就不这么认为。

Kratsios 在文中这样写道：「无论量子计算的未来如何，我们都知道它将是革命性的，它将在美国建成。在特朗普政府的领导下，联邦政府正在加强创新生态系统，使这些成就成为可能的，我们坚定地站在量子计算的背后，支持量子计算的研发和发展」。 

于是，美国政府机构全勤出动了：能源部国家实验室、国家科学基金会、国家标准与技术研究所（NIST）、美国宇航局、国防部和许多其他联邦机构和项目的研究人员进行基本量子研究，并对达成量子优越性的努力起到了推动作用。

非常重要的是，本届政府的预算通过促进各机构之间的研究和协调，将量子科学列为优先事项，表明了美国政府对量子研究的发现和创新的承诺。

2018 年，特朗普总统签署了具有里程碑意义的《国家量子倡议法案》，该法案为联邦政府量子研发提供了强有力的支持，并成立了第一个协调办公室，以尽可能地在管理范围内协调和加强整个政府的量子政策。

该法律还指导 NIST 与私营部门、学术界和联邦实验室建立和扩大量子联盟，将美国的创新生态系统结合起来，为我们未来的高科技经济做出更多的发现和发展量子技术基础。

他们深信，自上而下的制度，可以通过强制参与其中的每一方，朝着同一个目标努力，就可以通过无情的效率取得有限但具体的结果。

虽然这样的体系，没有为个人的聪明才智、开箱即用的思维、个人关系、大胆的观念、充满活力的竞争和快速适应留有余地，但这些都在促使美国蓬勃发展，帮助美国成为他们想象中的「人类历史上最具创新力的国家」。

Kratsios 认为，今天的美国，带着创新生态系统带来的技术优势，即将迎接下一代量子技术的到来。

美国量子计算在争议中前进

虽然谷歌的这个里程碑目前还没有任何实际意义，但随着各国和公司在量子领域展开竞争，这一里程碑仍有许多风险。

就像 Kratsios 在文中提到的那样，希望美国可以与中国这样的竞争对手形成鲜明对比。

而此外，最大的争议声来自于自己本国。谷歌最大的量子竞争对手之一的 IBM，发表了一篇文章对谷歌最初的说法提出异议，认为一个经典系统实际上可以在两天半内完成同样的任务。

IBM 的研究人员说：「这实际上是一个保守的、最坏情况下的估计，我们预计随着进一步的改进，模拟的经典成本可以进一步降低。」。但谷歌还是支持这一发现。

IBM 首席执行官 Sundar Pichai 周三在接受麻省理工学院技术评论（MIT Technology Review）采访时谈到 IBM 的说法，即「量子至上」一词具有误导性。

Pichai 说：「我的回答是，这是一个技术的语言艺术。行业内的人完全理解这个里程碑的意义。」

而对于谷歌，Pichai 表示，这只是一个开始。量子计算与人工智能等其他突破性技术一样，对于企业来说充满了光明的前景。

Pichai 还将新公布的突破与莱特兄弟不朽的首次飞行进行了比较。他说：「第一架飞机只飞行了 12 秒，因此没有实际应用。但它显示了飞机可以飞行的可能性。」

而全球量子界的成员们似乎已经被这一宣布所激励了。

澳大利亚悉尼量子计算初创公司 Q-CTRL 的创始人兼首席执行官、实验量子物理学家 Michael bieruck 近期在洛杉矶开设了办事处，他表示，这次证明标志着建立有用量子技术的长期努力迈出了重要的一步。

bieruck 说：「如果这一成就能够经受住人们的严格拷问，那么它无疑是一项里程碑式的学术成就，关系到量子计算机的整体价值。因此，这真的会让那些声称量子计算机没有未来的反对者们大吃一惊。」

目前，量子信息学已经广泛而悄无声息地穿入我们的生活：在我们的汽车里启用 GPS，在智能手机里启用半导体，在我们的医院里启用了核磁共振仪。

预计这项新兴技术将从根本上改变现代通信和安全，加速强有力的新发现，来设计新的化学品、材料和药物；探索宇宙起源的奥秘；并扩展优化和机器学习系统的能力。

美国联邦政府明确表示，它将致力于在量子领域建立美国的领导地位。2018 年特朗普总统签署的行政命令，不止为量子计算在科技政策办公室（Office of Science and Technology Policy，OSTP）设立了第一个协调办公室，还要在未来五年内，拨款 12 亿美元用于对量子计算重点研究和开发的支持。

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