当陆老师的九章出来的时候，我觉得这个工作有些争议：光子这条路是个未知数，九章的意义值得商榷。

当朱老师的祖冲之1.0出来的时候，我激动过后稍微有点失望：数目很高，但没有给出门的数据，这个系统的具体性能不好说。

当朱老师的祖冲之2.0出来的时候，我开始不敢相信自己的眼睛：无论是比特数、门保真度还是相干时间，都超过了 Google的已发表的水平。

Qubits 数目：Google：53；中科大：56

2-Qubit Fidelity：Google：99.38%；中科大：99.41%

T1 lifetime：Google：16 us；中科大：30 us

单看这三个指标，基本可以宣布朱老师的超导系统是当之无愧的国内 Top 1，在世界上甚至可以排进 Top 3，直接对标 Google、IBM这些工业巨头的量子计算机。

之前潘组的九章和祖冲之1.0都受到了不小的质疑，这些质疑主要涉及这些系统能否做出有效的逻辑门，现在这些质疑基本可以烟消云散了。果然面对外界的质疑的最好方式就是拿出硬实力予以反击。我还能说什么呢，晓波牛逼，老潘牛逼。

朱老师从刚来到中科大到现在也才不过五六年的时间，却走完了Google Quantum Lab 原老板 John Martinis 十多年的路。朱老师团队在不到 Google 1/2的时间，不足1/2的人数和不足1/10 的经费的条件下，仍然能做到超越 Google的水平，我衷心为国内有这样一支有超强执行力的团队而感到高兴。再回头看看自己做的工作，作为同行实在有点惭愧。

另：如果想看祖冲之号和世界范围其它量子计算机的横向对比，可以参考我几天前整理的专栏，私认为祖冲之号排进世界Top 3绝对没有问题：

这篇文章是一场“肌肉展示”。

做一个比喻，1997年7月4日，美国的索杰纳火星车首次登录火星并进行火星探测；时隔24年后，2021年5月15日，中国的“祝融号”火星车也登陆火星开始火星探测。同样的，2019年，美国谷歌公司首次使用53量子比特的量子处理器展示量子优越性；时隔2年后，2021年，中国的中国科学技术大学使用了56量子比特的量子处理器同样展示了量子优越性。

这里比较中美两国孰优孰劣也没有太大意义，因为我们毕竟是后面追赶去做的，所以可以规避一些问题并有所改进，展现的性能可能会更好一些，而且谷歌公司2年后的技术水平也没有公开展现出来，不好比较。但是这种比较展示了我们所具备的技术实力不禁让人惊叹，并且会让很多美国人陷入对未来的恐惧。

作为国内的半个同行，考虑到这篇文章背后的技术——立体封装、可调耦合、高质量超导量子比特，也是由衷非常钦佩的。国内其他同行可能倍感压力吧，他们和潘院士团队的距离也许比潘院士团队和谷歌公司的距离还要大。

另一个值得玩味的是，仔细看这篇文章的结果，我们会发现，量子计算确实有很长一段路要走。比如下面两张图所展示的，我画了红色箭头：

在潘院士团队的结果里，当量子比特数目仅仅只有15个的时候，运行10个循环，总的操控保真度只有20-30%左右；谷歌公司的结果里，当量子比特数目仅仅只有12个左右的时候，运行14个循环，总的操控保真度也不到40%。对于操控保真度来说，低于50%，就相当于错误的比正确的多，操作就没有特别大的意义了。换句话说，虽然现在世界各个团队的量子比特数目动辄五六十，但是大多没有意义，因为仅仅只有10个左右量子比特的时候，操控保真度就在50%附近徘徊了。所以也可以看到，最近两年谷歌团队关于量子算法的演示实验，其操控的量子比特数目一般也就在10-20个左右：

在未来，提高操控保真度比提高量子比特数目更加重要。如何提高的方法有很多，error mitigation，error correction，higher-fidelity qubits等等。但是无论哪一种，就现在来讲，都处于瓶颈期。也许，就在这光辉灿烂的背后，实际上蕴藏着量子计算的寒冬。

中国科大团队很早就致力于超导量子计算的研究和攻关了，在资金、人员投入远远少于Google的情况下，取得现在的成绩很是不易。墨子沙龙目睹了超导量子计算团队这一路走来的艰苦、努力和喜悦，超导量子计算团队大多是有朝气的年轻人，相信年轻的团队以后会取得更好的成果。

论文放到arXiv上之后，得到大家的广泛关注。现在论文按照正常流程，需要过一段时间才能正式发表。等文章经过同行评议、正式发表后，墨子沙龙会对团队的最新成果们进行科普回答~~

文章是在6.29日挂出到预印本网站arXiv上的，这个时间点，应该是科大科研工作者对我党百年华诞的献礼吧

说回文章，不同于之前的九章光量子平台计算机，很明显这篇文章是对标2019年下半年谷歌第一次实现量子优越性(很多人也称之为量子霸权)的工作，关于量子优越性以及谷歌当初做的事情，我曾写过一个比较详细的科普：

两者很多方面是很相似的，当初的谷歌“悬铃木”量子计算机和如今的科大“祖冲之”量子计算机是基于同样的实验平台(超导量子比特)；完成的都是随机量子电路采样问题；二者都证明，量子计算机可以在很短时间内完成经典的超级计算机需要花费很久才能完成的任务。

不同的是，“祖冲之”实际用到的量子比特数目是56，要比“悬铃木”的53个更多，要知道采样空间随着比特数目增加是呈指数增长的，这意味着(相同cycle下)前者比后者要完成的计算任务要多的多(高两三个量级)。给大家一些数字感受一下，当年谷歌证明的是，对一个53量子比特20个cycle的电路采样，在量子计算机上需要200秒的，用目前人类最强的经典的超级计算机则需要几天的时间[1]；而如今则是，在“祖冲之”量子芯片上1.2个小时能完成的，放到人类最强战力的经典超算上也要起码8年的时间。显而易见，这比当初的实验要更为复杂，也更能证明量子优越性，也就是文章标题里写的强量子优越性。

另外，两个芯片在性能上相比如何？这里主要指的是对这些量子比特进行操作和读取时发生错误的概率。我简单做了下面的表格作为对比[2]:

可以看到，从这些数据比较二者的性能上是蛮接近的，而这些数据也是现在这种五六十或者更多个比特的超导量子芯片state-of-art的水平了，也就是国际领先水平。

另外从比特的相干时间T1比较，“祖冲之” (30us)也比谷歌(15us)有明显的提高，看到这里我还是觉得很惊喜的。

另外有一个小细节，当初谷歌的文章的标题是《利用可编程超导处理器实现量子霸权》，而科大这篇文章的标题则是《利用可编程超导处理器实现强量子计算优越性》。虽然可能会有人说我过度解读，但同样的一个概念，一个喜欢用量子霸权，一个喜欢用更为贴切且不会引人产生zz联想的量子优越性，高下立判。

1. ^谷歌在当时宣称是要1万年，后来被IBM打脸说他们用的经典算法不是最优的，实际用经典超级计算机两三天就可以了
2. ^下面数据来源于两篇paper, 这里的error rate指的是所有比特同时operating时候的rate

谢邀谢邀，这几天忙于各种烦心杂事，今天才有时间匆匆看一眼文章，有遗漏和错误的地方欢迎指正。非常赞同少司命同学的观点，ZiJian提这个问题其实也想听听ZiJian怎么评价。我想大概介绍一下量子优越性这个概念，以及潘老师这项工作和之前Google的工作的对比。

1.量子优越性和量子计算

量子优越性（quantum supremacy）这个概念，是2012年 John Preskill 教授在一篇论文[1]中提出的。这个概念是说：通用的量子计算机，就是可以用来解大规模RSA加密的那种，Shor算法破解密码那种，媒体上报道说的那种，需要极低的错误率和大量的量子比特数目以实现表面码纠错，这个目标离我们太过于遥远，遥远的目标使得政府、公司、科学家、公众想弃疗，所以我们先实现一些小目标，一步一步地，我们就能走向通用量子计算了。这个路径是怎样的呢，如下图所示，横轴是量子计算机包含的比特数，纵轴是达到的进度，紫色部分的量子计算机十分弱鸡，并不比经典计算机强，那么我们的第一步，就是要证明，量子计算机可以比经典计算机强，这一步叫量子优越性。

证明量子优越性不需要我们的量子计算机做什么有价值的事情，只要能证明它比经典计算机强就好了，所以大家找了一些问题，比如随机线路采样问题，在这个问题中，一种准随机的量子线路会产生一个末态，末态是一个概率的分布，通过对这个概率分布采样，再通过对采样结果与理想的结果进行一个距离的度量，就能说明量子计算机确实做了量子计算，再估计一下经典计算机模拟同样的事情需要的时间，远远高于量子计算机，那就说明量子计算机确实强。有了这一步，大家就有信心了，可以做好ppt去找风投、政府等等要钱，踏上我们的征途，我们的征途是什么？是星辰大海，是下图的绿色标识的4，百万量级的量子比特数的通用量子计算机。

2. google的量子优越性

google首先从实验上实现了一个54比特的量子计算机，叫sycamore（美国梧桐，又叫一球悬铃木），坏了一个比特，能用的有53比特，这个量子计算机经过一系列校准之后达到了如下单比特门、双比特门、读出的精度：

google宣称这个线路，在线路深度为20层的时候，采样100万个比特串，需要让 summit 这个超级计算机跑 10000年。这就是最初的量子优越性的实验，这当然是十分振奋人心的。其中值得注意的一点是：53个比特、20层的量子线路最后给出的保真度估计为 0.2%，这个保真度可以理解为，量子计算机在做量子计算的比例，也就是说，有99.8%的结果其实就是一系列噪声，所以由此可见，即使实现了量子优越性，离可用的量子计算机还是十分遥远的。

3. 新的模拟器和质疑

但是，google所宣称的10000年，很快就被新的工作打爆了，其中阿里巴巴施尧耘老师团队的张量网络模拟器给出的对该任务的时间预估为20天以内。[3] 这个项目是开源的，感兴趣的码农可以去上手试一下。[4] 然后物理所的张潘老师在一个小集群上5天产生了2百万个比特串，比google的一百万比特串还多。[5] 感受一下这个对比：

而英伟达在GPU上给出的时间是9.3分钟。[6]

4.祖冲之号在 sycamore 上的提升

祖冲之号和 sycamore 无论是实验的设计、还是想要证明的问题，都是一致的，不同的地方在于，它更强，有多强呢？比特数提升到66，单比特门保真度为99.86%，双比特么保真度为99.41%，读出正确率为95.48%，几项参数均有提升。按照潘老师组论文里的说法，在祖冲之号上进行的1.2小时内可以完成的任务，用与阿里巴巴和物理所所使用的相同的张量网络模拟器的方法在经典计算机上进行模拟，预估用summit这样的超算需要8年的时间才能做完，而google的sycamore之前的任务难度只需要15.9天。所以直观的感受是强了大概200倍。

要注意到一个问题，祖冲之号在20层线路的保真度是0.06%，对这个几乎为0的数据，文章中给出了9西格玛置信度表示确实进行了量子计算。如此低的保真度，确认了其意义只在各种模拟器变强的情况下再一次证明量子计算机的威力。这一点潘老师组在论文中也写了：“demonstration of quantum computational advantage is not a single-shot achievement but the quantum hardware has to be upgraded. ”

所以潘老师组对这项工作的定位是十分清晰的，希望媒体不要乱吹。

5. 祖冲之号的意义

对张量网络模拟器来说，线路的深度增长对复杂度的贡献更大，祖冲之号与sycamore相比主要的提升是在比特数上，线路的深度并没有大的提升，所以在各种经典模拟器已经究极进化的情况下，给出的时间对比并不如当时google给出的那么惊人。但是这对整个量子计算领域仍然是一剂强心剂，我们可以看到，经典模拟器的进化始终是算法的进化，受限于硬件，而量子计算机的进化是硬件的质变，如果真的能不断变强，经典模拟器是无法追赶的。

google做得再好，那是别人的，整个工作从低温环境、微纳加工、自动控制、校准，是一个巨大的工程，我们能够重复出这样的大型工作本身就具有巨大的意义，更何况我们在各项指标上做得更好。在实现量子计算的这条道路上，任重道远，阶段性的成果能够促进行业的发展，希望行业不要像深度学习一样三起三落跌入寒冬，更不要像超导一样一蹶不振成为天坑。

最后：我们的征途是星辰大海！

参考文献

[1]Preskill J. Quantum computing and the entanglement frontier[J]. arXiv preprint arXiv:1203.5813, 2012.

[2]Arute F, Arya K, Babbush R, et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor[J]. Nature, 2019, 574(7779): 505-510.

[3]Huang C, Zhang F, Newman M, et al. Classical simulation of quantum supremacy circuits[J]. arXiv preprint arXiv:2005.06787, 2020.

[4]alibaba/acqdp

[5]Pan F, Zhang P. Simulating the Sycamore quantum supremacy circuits[J]. arXiv preprint arXiv:2103.03074, 2021.

[6]NVIDIA Accelerates Quantum Circuit Simulation Ecosystem | NVIDIA Blog