Ya logré solucionarlo, lo hice con los siguientes pasos:

 1. Agregar `ref="mapRef"` a la etiqueta *gmap-map*. Con esto mas adelante podré tener acceso al objeto "map". La etiqueta debe quedar así:



        <gmap-map ref="mapRef"
        :center="center"
        :zoom="12"
        :options="mapOptions" // Para ocultar el control "mapTypeControl"
         style="width:100%;  height: 400px;"
        >
        </gmap-map>



 2. Mi control queda del siguiente modo:

         <div class="hide">
           <div class="input-group col-md-6" id="myAutocomplete">
           <div class="input-group-prepend">
               <span class="input-group-text bg-primary" id="basic-text1">
                    <i class="fa fa-search text-white" aria-hidden="true"></i>
               </span>
           </div>
           <gmap-autocomplete
               class="form-control my-0 py-1"
               @place_changed="setPlace">
           </gmap-autocomplete>
           </div>
        </div>


    El div "padre" con la clase "hide" es importante, sino el input se mostrará en la pagina antes de terminar de cargar el mapa y luego lo moverá a su interior. Con esto, cuando esta listo el mapa lo muestra en su interior directamente. El resto ya son estilos...

 3. Voy a agregar una configuración extra para ocultar *mapTypeControl* .Esto **NO** es obligatorio.



          data() {
                    return {
                        // default to Montreal to keep it simple
                        // change this to whatever makes sense
                        center: { lat: 45.508, lng: -73.587 },
                        markers: [],
                        places: [],
                        currentPlace: null,
                        mapOptions: {
                            mapTypeControl: false
                        }
                    };
                },


 4. Una vez que el componente esta montado, es decir en el evento "`mounted()`" voy a usar el objeto "map" para agregar mi componente. El código debe quedar así:



        mounted() {
                this.$refs.mapRef.$mapPromise.then((map) => {
                    var myControl = document.getElementById('myAutocomplete');
    
                    myControl.index = 1; // Esto es importante sino arroja error.
    
                    map.controls[google.maps.ControlPosition.TOP_CENTER].push(myControl);
                })
            },



Una vez hecho todo esto, obtengo el siguiente resultado:

[![Resultado][1]][1]

Espero que le sirva a alguien. Saludos!

  [1]: https://i.sstatic.net/TFHnU.png