早在2011年，美國計算機專家亞倫森和他的研究生提出了“高斯玻色取樣”的想法，該想法涉及預測像光子這樣的粒子在障礙物周圍反彈時的行為。對於傳統計算機來說，這是一個棘手的問題，因為它涉及大量有關量子力學的計算。但是由於量子計算機生活在那個領域，因此計算應該是輕而易舉的。亞倫森不僅提出了該實驗，而且還至關重要地提出了一種統計檢驗結果的方法，而不必使用經典計算機來解決問題——當然，根據“量子至上性”的定義，這是不可能實現的理想狀態設想。
何謂“量子至上”？
量子位是量子計算機中資訊的基本單位，類似於常規計算機中的“位”，但有一些重要區別。位可以是零或一；量子位可以一次既是數字，也可以是兩者之間的所有值，這是一個稱為疊加的屬性。一點點存在於矽晶片中的一小塊電荷中，經典計算機像檢查器一樣隨機移動以執行數學運算。量子位是單個原子或亞原子粒子，它根據量子力學定律以特殊的統計方式儲存資訊，而這完全超出了我們在宏觀世界中的經驗。在某個時間點相互作用的粒子可能會糾纏在一起。
這意味著透過測量一個粒子的狀態，您可以同時知道另一個粒子的狀態，而不管粒子之間的距離如何。如果量子計算機的量子位糾纏在一起，它們的資料可以同時測量。這種現象被愛因斯坦描述為“遠距離幽靈般的活動行為”。說起來很高階，量子的程式設計，也是以二進位制為記數規則的基礎，只是比傳統計算機程式設計中0與1的變換，多出了一種介於0與1之間的記數表達。相應地，運算可涵蓋的集合範圍也應當有所擴充套件。
正是這種超乎現實宏觀世界經驗的資訊處理規則，令量子技術擁有了至高無上的研究與應用價值；也正是這種超乎人類想象的法則，令量子技術成為世界頂尖科學家們心頭迷夢。德克薩斯大學奧斯汀分校計算機科學教授斯科特·亞倫森說：“即使您對量子位進行運算，量子位也要保持0和1的重疊，並保持糾纏態。”其他量子工程師說。“問題在於它們本質上非常脆弱。一旦有關量子位是零還是一的資訊洩露到環境中，整個事情就會崩潰。這種'嘈雜'是構建量子計算機需要解決的根本問題，這讓事情變得很難很難。”
谷歌和中科大都沿用了亞倫森的方法。但不同的是，中國的研究人員研發的光子量子計算機，利用光或光子粒子，所進行的計算對於傳統計算機而言是不可能的，中科大的量子實驗不僅完成了重言式描述所捕獲的內容。還證明光子可以被控制並用於產生計算結果。而谷歌的量子計算機在2019年實現這一“量子至上”里程碑時，“懸鈴木”量子計算機的執行介質是超導材料，而不是光子。其中超導材料製成的微小量子位，能夠無阻地傳導資訊能量。而“九章”則由複雜的光學裝置陣列組成，光子穿梭在這些光學裝置周圍。這些裝置包括光源，數百個分束器，數十個鏡子和100個光子探測器。
“量子至上”豐碑遭質疑
眾所周知，越引人注目，越容易遭質疑。最近，“澳大利亞金融評論”訊息稱，於上世紀80年代率先涉足量子計算機領域的約翰·馬丁尼斯教授，在“澳大利亞金融評論創新峰會”會上發表講話時稱，中國在實現“量子至上”這一理念的道路上所做的努力值得被歡迎與肯定，但是研究之中仍然存在問題。他說，“儘管中國科學家在這一領域做了許多工作，他們的研究也頗為有意思，但是並不清楚”九章“是否能夠進行所宣稱的複雜計算，我們正在對此進行研究，這也是科學研究中必不可少的辯證過程。”
當前“量子至上”問題何在？
馬丁尼斯教授指出，最重要的問題就是，目前中美研發的量子計算機，是否屬於可進行程式設計的計算機。可程式設計意味著，能夠針對具體問題，改程式設計序，以適應具體問題的運算需要，得出相應的正確結果。如果不可程式設計，而是單獨針對特定運算任務而研發的量子計算機，只能執行單一的運算任務，那麼這一“量子至上”的豐碑就不那麼名副其實了。這道理也很簡單，雖然中美正在量子領域不停開拓自己的地盤，但是也並不排除在其中為了快速取得成果，而進行了類似於“應試考試”的操作。
而有的量子技術工程師就認為，“九章”是為如此狹隘的目的而建造的。他們還試圖證明經典計算機可以在合理的時間內達到相同的結果，我們日常稱之為“欺騙”。亞倫森在一封電子郵件中說：“隨著人們試圖透過展示如何經典地欺騙輸出來破壞新結果，這種情況每天都在迅速發展。” “我們還不知道他們將如何取得成功。關於中科大研究小組是否、以及在什麼程度上實現量子霸權的辯論，可能會持續相當長的時間。”
不管怎麼說，“九章”都清楚地表明瞭中國是一個強大的創新者。研究者內文發出嚴厲的警告，警告說美國在開發量子計算機的競賽中被擊敗的危險：“我們確實最擔心出現一個像中國這樣的未知競爭對手，它會進入錯誤糾正機器的競賽中擊敗我們。因為中國有能力將大量資源引向重要的戰略方向。”這裡所說的錯誤糾正機器的競賽，其實就是量子計算機的最佳化階段。正因為量子計算機的“至高無上”性，它已然是目前運算得最快的一種計算機。但既然是計算機，那麼它就一定會出錯，即使是量子作為介質傳輸的資訊資料，確實實現了億萬倍於傳統計算機的運作效率，量子計算機的程式設計也有出錯的可能性。
且複雜的計算，就意味著繁瑣的驗校與修改流程。這對於日常改程式碼的程式設計師們而言，絲毫不陌生。那麼當運算能力如此強大無匹的量子計算機的運算結果，需要檢查並糾正運算錯誤時，有哪位程式設計師或者哪種檢驗機制能夠證實它的正確性，或對錯誤加以糾正呢？這就是當前最令科學家們頭大的問題之一了，更不必說能夠針對多種任務進行程式改編的可程式設計量子計算機。
中美在量子技術領域的未來站位如何？
但是現在的問題是，不論量子技術多麼高階，最終都是要應用到實地才能夠造福全人類，加速人類各項科學研發程序。馬丁尼斯教授表示，真正能夠達到實用標準的量子計算機技術，可能還需要20到30年的時間才能成熟問世，而部分持有詭辯論觀點的物理學家則認為，這一目標似乎永遠不可能實現。但這個承載無數科學家迷夢的目標一旦實現了呢？那麼以這種逆天的運算能力，將為人類醫藥開發、金融流動、工程建設，乃至人工智慧的研發帶來真正意義上的“無限可能”。
在美國，正在計劃引入新的加密方法，即使量子計算機也無法打破這種新的加密方法。美國國家安全域性（NSA）在2015年宣佈，它打算最終轉向尚未確定的另一種抗量子方案。NSA發言人表示：“現在很清楚，當前的網路安全措施及其背後的加密技術，將無法承受量子計算機將帶來的新計算能力。”不久前就有報道顯示，美國國安部在內的各大國家部門，遭受了據稱來自俄羅斯方面的網路駭客攻擊，為此，美國內部的資訊科技安全還被網友、技術發燒友拿出來取笑了一番。量子科技在這一方面無可取代的重要性也得以體現。
就我國“九章”目前所顯現的強悍計算能力而言，已經甩出美國谷歌“懸鈴木”好幾條街了。“新華網”最近報道指出，“九章”能夠在200秒內求解5000萬個樣本取樣問題，而目前世界上最快的超級計算機“富嶽”則需要6億年，對比發現，“九章”的處理速度，較去年提出“量子霸權”的谷歌“懸鈴木”要快上個數百億倍。這對美國的技術封鎖、技術安全管理而言，無疑又是一記重拳。但美國，即使是這樣已經落後的局面擺在面前，從美國的投入表現來看，頹勢似乎也已無可挽回。
據報道，中國將為量子技術投入100億美元，用於建立一個專門致力於量子計算和人工智慧的研究中心。而美國其實很難在量子計算研究上花費多少。儘管美國政府在研發總支出中所佔的份額比以前要低，但“包括美國私營公司在內，我們仍然超過世界上每個人，”戰略與研究中心國防預算分析總監託德·哈里森在這安慰自己道。美國政府已承諾投入10億美元；公司和軍事預算可能會增加數百萬美元，例如，據認為Google和IBM分別花費了超過1億美元。