量子計算是利用量子力學的原理進行資訊處理和計算的一種新型計算機技術，它有望在搜尋、密碼、人工智能、模拟等領域實作指數級的加速，對經濟、安全和社會産生重大影響。中美兩國都高度重視量子計算的發展，并将其作為國家戰略的重點。在這樣的背景下，一個被廣泛讨論的概念是量子霸權，它到底是什麼意思呢？
量子霸權（英語：quantum supremacy）是指用量子計算機解決古典電腦難以解決的問題，問題本身未必需要有實際應用。量子計算優越性（英語：Quantum Advantage）則是指量子電腦在解決實務問題上能比古典電腦更快而帶來的優勢，從計算複雜性理論的角度來說，這通常代表量子電腦相對最佳古典算法的加速是超多項式的。
這個術語最初是由約翰·普雷斯基爾所提出，但量子計算優勢的概念（特别是用于模拟量子系統）可以追溯到尤裡·馬甯（1980）和理察·費曼（1981）提出的量子計算建議。秀爾算法能在量子電腦上以多項式時間執行整數的因數分解，和已知的古典算法相比具有超多項式加速。一般認為使用古典資源分解整數很困難，然而嚴謹的證明尚未出現。缺乏古典計算困難度的證明，是難以明确展示量子優勢的主要原因。這影響了常見的量子優勢問題：Aaronson和Arkhipov的玻色子抽樣問題（boson sampling）、 D-Wave 的specialized frustrated cluster loop problems、 以及随機 量子電路 抽樣問題。
2019年10月23日，谷歌宣布已經用54個量子位元的陣列（其中53個功能正常）的量子電腦原型機懸鈴木 達到了量子優勢，他們在200秒内完成一系列操作，相同運算将花費超級電腦大約10,000年才能完成。 2020年12月4日，中國科學技術大學釋出使用76個光子的量子計算機“九章”，并宣布實作量子優越性，使中國成為全球第二個實作“量子優越性”的國家。
從技術成果方面看，中美兩國都在不同的體系和領域取得了一些突破。美國主要依靠超導電路和離子阱等體系，實作了“量子霸權”，即用量子計算機解決一個經典計算機難以解決的問題。中國主要依靠光學體系，實作了“玻色取樣”，即用光子模拟一個随機過程。另外，中國在量子通信方面也處于全球領先地位，建成了世界上最長的陸地量子通信幹線和首個衛星地面量子通信網絡。
從專利申請方面看，中美兩國都是全球量子資訊科學領域的專利申請大國。根據一項基于專利分析的研究，2019年10月之前，加拿大D-Wave公司獲批了300多項專利，IBM公司獲批了235項專利，微軟公司獲批了212項專利，中國本源量子公司獲批了36項專利。從專利市場布局方面看，中國在其他國家/地區專利布局較少，未來還應重視國際重要專利市場的前瞻性布局。
從論文發表方面看，中美兩國都是全球量子計算領域的學術生産大國。根據一項基于LDA主題模型的文本挖掘研究，2019年10月之前，美國發表了約1.2萬篇量子計算相關論文，中國發表了約0.8萬篇。從論文主題方面看，美國的研究更加多元化和平衡，涵蓋了量子計算的各個方向和體系；中國的研究更加集中和突出，主要聚焦于光學體系和量子通信方向。從論文品質方面看，美國的論文更加有影響力和創新性，引用次數和高被引論文數量都遠超中國。
從産業發展方面看，中美兩國都有一批緻力于量子計算的企業和機構。美國的企業更加成熟和領先，包括谷歌、IBM、微軟、英特爾等IT巨頭，以及D-Wave、IonQ、Rigetti等創業公司；中國的企業更加年輕和活躍，包括本源量子、奧秘科技、阿裡巴巴、騰訊等。美國的企業更加注重技術開發和商業化應用，已經推出了一些商用量子計算原型機和雲服務平台；中國的企業更加注重技術探索和合作交流，已經建立了一些量子計算實驗室和聯盟。
綜上所述，中美兩國在量子計算方面都有各自的優勢和劣勢，也都在加大投入和創新，試圖在全球科技競争中取得領先地位。一些專家認為，中美兩國在量子計算方面至少還有4~5年的差距¹，但并不是“卡脖子”狀态。未來的發展還需要看各自的技術路線、政策支援、人才儲備、市場需求等多方面因素。