量子计算是利用量子力学的原理进行信息处理和计算的一种新型计算机技术，它有望在搜索、密码、人工智能、模拟等领域实现指数级的加速，对经济、安全和社会产生重大影响。中美两国都高度重视量子计算的发展，并将其作为国家战略的重点。在这样的背景下，一个被广泛讨论的概念是量子霸权，它到底是什么意思呢？
量子霸权（英语：quantum supremacy）是指用量子计算机解决古典电脑难以解决的问题，问题本身未必需要有实际应用。量子计算优越性（英语：Quantum Advantage）则是指量子电脑在解决实务问题上能比古典电脑更快而带来的优势，从计算复杂性理论的角度来说，这通常代表量子电脑相对最佳古典算法的加速是超多项式的。
这个术语最初是由约翰·普雷斯基尔所提出，但量子计算优势的概念（特别是用于模拟量子系统）可以追溯到尤里·马宁（1980）和理察·费曼（1981）提出的量子计算建议。秀尔算法能在量子电脑上以多项式时间执行整数的因数分解，和已知的古典算法相比具有超多项式加速。一般认为使用古典资源分解整数很困难，然而严谨的证明尚未出现。缺乏古典计算困难度的证明，是难以明确展示量子优势的主要原因。这影响了常见的量子优势问题：Aaronson和Arkhipov的玻色子抽样问题（boson sampling）、 D-Wave 的specialized frustrated cluster loop problems、 以及随机 量子电路 抽样问题。
2019年10月23日，谷歌宣布已经用54个量子位元的陣列（其中53个功能正常）的量子电脑原型机悬铃木 达到了量子优势，他们在200秒内完成一系列操作，相同运算将花费超级电脑大约10,000年才能完成。 2020年12月4日，中国科学技术大学发布使用76个光子的量子计算机“九章”，并宣布实现量子优越性，使中国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。
从技术成果方面看，中美两国都在不同的体系和领域取得了一些突破。美国主要依靠超导电路和离子阱等体系，实现了“量子霸权”，即用量子计算机解决一个经典计算机难以解决的问题。中国主要依靠光学体系，实现了“玻色取样”，即用光子模拟一个随机过程。另外，中国在量子通信方面也处于全球领先地位，建成了世界上最长的陆地量子通信干线和首个卫星地面量子通信网络。
从专利申请方面看，中美两国都是全球量子信息科学领域的专利申请大国。根据一项基于专利分析的研究，2019年10月之前，加拿大D-Wave公司获批了300多项专利，IBM公司获批了235项专利，微软公司获批了212项专利，中国本源量子公司获批了36项专利。从专利市场布局方面看，中国在其他国家/地区专利布局较少，未来还应重视国际重要专利市场的前瞻性布局。
从论文发表方面看，中美两国都是全球量子计算领域的学术生产大国。根据一项基于LDA主题模型的文本挖掘研究，2019年10月之前，美国发表了约1.2万篇量子计算相关论文，中国发表了约0.8万篇。从论文主题方面看，美国的研究更加多元化和平衡，涵盖了量子计算的各个方向和体系；中国的研究更加集中和突出，主要聚焦于光学体系和量子通信方向。从论文质量方面看，美国的论文更加有影响力和创新性，引用次数和高被引论文数量都远超中国。
从产业发展方面看，中美两国都有一批致力于量子计算的企业和机构。美国的企业更加成熟和领先，包括谷歌、IBM、微软、英特尔等IT巨头，以及D-Wave、IonQ、Rigetti等创业公司；中国的企业更加年轻和活跃，包括本源量子、奥秘科技、阿里巴巴、腾讯等。美国的企业更加注重技术开发和商业化应用，已经推出了一些商用量子计算原型机和云服务平台；中国的企业更加注重技术探索和合作交流，已经建立了一些量子计算实验室和联盟。
综上所述，中美两国在量子计算方面都有各自的优势和劣势，也都在加大投入和创新，试图在全球科技竞争中取得领先地位。一些专家认为，中美两国在量子计算方面至少还有4~5年的差距¹，但并不是“卡脖子”状态。未来的发展还需要看各自的技术路线、政策支持、人才储备、市场需求等多方面因素。