它与传统计算类似，但在几乎绝对零的更冷温度下运行，这是热力学系统具有最低能量的温度，对应于负273.15摄氏度。
为了达到这种超冷状态（比外层空间更冷），在外壳层和低温组件下，量子物体（电子或光粒子）被操纵以执行传统计算机无法执行的复杂数学计算。
传统计算机将信息存储为0或1。量子计算机使用量子比特币（qubits）同时以0和1的复杂组合来表示和存储信息。随着量子比特数量的增长，量子计算机的功能将呈指数级增长。
量子计算的悠久发展历史可以追溯到1970年代，当时美国物理学家保罗·安东尼·贝尼奥夫展示了量子计算机的理论可能性。
通过利用量子物理学，量子计算有可能在数小时内梳理出大量可能性并确定可能的解决方案。传统计算机需要数十万年才能完成类似的任务。
日本第一台原型量子计算机于2017年亮相，其复杂计算的速度可以比传统超级计算机快100倍。
谷歌的量子计算机创建于2019 年，可以在200秒内完成一项计算，这将需要世界上最快的超级计算机大约10,000年的时间。
2020年，中国科学技术大学的一个团队组装了一台量子计算机，可以在200秒内完成普通超级计算机需要25亿年才能完成的计算。但是这些机器都没有被赋予实际任务。
量子计算的实际好处是什么？
第一个实际应用可能是化学。传统计算机可以模拟简单水分子的结构，但只有功能强大的量子计算机才能准确模拟更复杂的分子，如酶、蛋白质和DNA。复杂的分子模拟是发现新药的关键。
凭借其新使RNA (mRNA) Covid-19疫苗在大流行中的成功，生物医学公司正在开发针对疟疾、肺结核和HIV的mRNA疫苗，这些疫苗仍然导致低收入国家的许多人死亡。
例如，辉瑞-BioNTech Covid-19 疫苗的联合开发商BioNTech 正在开发一种用于疟疾、肺结核和 HIV 的mRNA疫苗。疟疾 mRNA 疫苗的临床试验预计将于2022年某个时候开始。
Moderna正在开发一种针对HIV的mRNA疫苗。它在1月份的临床试验中向志愿者施用了第一剂疫苗。
更强大的量子计算机还可以加快新材料的发展，以解决当今的电池问题。具体而言，电动和自动驾驶汽车需要更高效、更安全和更环保的电池。
为汽车提供动力的锂离子电池使用液体电解质来移动能量。但是这些电池充电速度可能很慢，而且续航时间不够长，无法长途旅行。它们还会在零度以下的温度下结冰并含有易燃材料。更重要的是，它们的生产需要使用大量的水提取稀土材料。
现代正与IonQ合作探索对锂离子电池进行增压的方法。 IBM和梅赛德斯-奔驰的母公司戴姆勒正在开发锂硫电池，以提供比锂离子电池更持久的充电能力。福特、宝马和丰田正在研发更安全的固态电池。
随着对净零排放目标的推动力度加大，这一领域的进步将扩展到目前基于锂离子技术的大型电池电网，以确保即使没有阳光或风能也能顺利向家庭和办公室供应可再生能源。超级电池存储设施位于美国、英国、立陶宛和智利。
能源部门也感兴趣的是用一种更有效的方式来规划全球物流，例如运输石油和天然气。
量子计算机更适合人工智能 (AI) 应用，因为它们比传统计算机能更好地揭示复杂模式。
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