Khái niệm “Ưu thế lượng tử” xuất phát từ những năm 1980 với tham vọng xây dựng thành công một cỗ máy lượng tử có khả năng tính toán vượt trội so với điện toán nhị phân. Đến năm 2012, cụm từ này được GS John Preskill của Viện Công nghệ California, Mỹ, chính thức định nghĩa.
Khác với máy tính truyền thống mà chúng ta đang sử dụng hoạt động trên đơn vị thông tin bit nhị phân (biểu diễn chỉ 0 hoặc 1 tại một thời điểm), máy tính lượng tử có đơn vị thông tin cơ bản là bit lượng tử (biểu diễn cho một giá trị bất kỳ giữa 0 và 1), gọi tắt là qubit. Trong báo cáo của mình, Google giới thiệu Sycamore - cỗ máy lượng tử có vi xử lý 54-qubit. Với Sycamore, họ đã thành công trong thực nghiệm “Phát sinh số thực sự ngẫu nhiên” chỉ với 200 giây. Phát sinh số thực sự ngẫu nhiên là bài toán tưởng chừng đơn giản, nhưng chưa có lời giải đối với các máy tính nhị phân. Hiện tại, người ta chỉ có thể mô phỏng số ngẫu nhiên bằng các phép tính hash hoặc modulo trên những dòng máy này.
Nhóm nghiên cứu của Google cũng ước lượng thời gian tương ứng để siêu máy tính truyền thống mạnh nhất hiện nay là Summit của IBM, thực hiện tác vụ nói trên lên đến 10.000 năm. Với so sánh đó, Google tuyên bố họ đã đạt được thành tựu “Ưu thế lượng tử”, nhưng IBM lại không đồng tình với phát biểu này. Mới đây, đại diện của IBM đáp trả trên một xuất bản về Vật lý lượng tử, cho rằng thực nghiệm của Google có thể được tái hiện bởi Summit chỉ trong 2,5 ngày, thông qua giải pháp vét cạn trong không gian mô phỏng 54-qubit. Như vậy, chênh lệch giữa 200 giây và 2,5 ngày là chưa đủ để xác lập thành tựu “Ưu thế lượng tử”.
Khái niệm về điện toán lượng tử và con đường phát triển máy tính lượng tử đã có từ lâu. Đi sau Google và IBM, nhưng các tập đoàn Trung Quốc như Alibaba, Baidu lại có lợi thế lớn nhờ hậu thuẫn kinh phí khổng lồ từ Chính phủ. Năm 2015, Alibaba đầu tư 15 tỷ USD vào các hoạt động nghiên cứu công nghệ mới, gồm Trí tuệ nhân tạo và Điện toán lượng tử. Song song đó, Phòng thí nghiệm quốc gia về công nghệ lượng tử trị giá 10 tỷ USD cũng được thành lập tại Hợp Phì. Đến năm 2017, Trung Quốc sở hữu gần gấp đôi số bằng sáng chế về công nghệ lượng tử so với Mỹ (theo Patinformatics). Năm 2018, Alibaba ra mắt vi xử lý lượng tử 11-qubit (máy tính lượng tử mạnh thứ 2 thế giới ở thời điểm đó, chỉ đứng sau chip 20-qubit của IBM). Cùng năm 2018, Baidu cũng thành lập trung tâm nghiên cứu máy tính lượng tử với tham vọng trở thành tổ chức đẳng cấp thế giới vào năm 2023.
Với công bố về Sycamore, Google đã vươn lên dẫn đầu cuộc đua đến thế giới lượng tử. Tuy nhiên, còn quá sớm để có thể nói về “Ưu thế lượng tử,” song chúng ta hoàn toàn lạc quan trước những bằng chứng thực nghiệm và các số liệu cụ thể.
