:echo substitute('&', '&', '&', 'g')

が & のままだ。なんか特殊文字入ってるんだろうか

substitute('&', '&', '\&', 'g')

としないとだめらしい
:h sub-replace-special
& 単体だとマッチ文字列になるので、何も変わらないという理屈らしい