1980年，物理学家Paul Benioff提出了一个构建小而强大的计算系统----量子计算机。他提出了使用亚原子粒子取代当传统晶体管的物理概念。有别于晶体管单一的状态，“0”或者“1”，计算单元的最小单位量子bit出于叠加状态，可以是任意状态。例如，晶体管计算机可以用8个bit位表示0到255之间的数字，但每一个基本时钟状态下只能表示其中一个，但是8个量子bit则可以同时表示这256个不同数字，这是量子计算系统有着超乎寻常计算能力潜力的原因之一。
『过去一百年，人类有两个伟大的文明突破，一个是计算机的发明，另一个是量子力学的发现。两者均促进人类世界发生跨越式的进步。大约二三十年前，这两个伟大的思想交叉碰撞，发展出量子信息科学。』华为量子计算软件与算法首席科学家翁文康说。
根据IBM公布的数据，在一项名为Grover’s Search的算法实践中，在一万亿个列表中查找某一个项目，传统的晶体管计算系统需要耗时1周时间，而量子计算机仅需1秒！速度相差60多万倍。
『量子计算机在过去十年中发展迅速，从理论计算转向现实世界的应用。使用相对较少数量的量子位的系统已经可供研究人员使用一段时间，尽管存在固有的局限性，但使用这种硬件的巧妙应用程序的数量已经清楚地证明了它们的强大功能。量子计算机将很快可靠地超越经典计算的极限』nature杂志的这样描述量子计算。
对相当多的行业来说，量子计算将带来颠覆性的改变。
比如在天气预报应用中，目前各国多采用超级计算机对天气情况机型复杂的计算，但是算力仍然难以应对多变的气候条件，只能做出较短时间的预测（距离近越精确），但是如果借助量子计算的强大算力来预测天气变化，可能会帮助科学家精确、系统地描绘出相当长一段时间的天气变化。这对人类的制造、商业活动、农业生产等领域来说都具有积极意义。
再如1994年，Shor发表的大数分解量子算法，将会直接威胁到目前数字世界的网络加密系统，借助量子计算机的算力，互联网传输的加密信息会被这种算法产生的量子攻击轻易破解。现有的互联网安全体系在量子攻击面前会显得形同虚设。
IBM的量子计算机 Q System One（图片来源: ibm.com）
IBM一直在致力于将量子计算投入商业和科学应用，并在2019年CES上展示全球首台领子计算一体机Q System one。这一系统采用了包含第四代20位量子bit的计算系统。这台设备使用了超导体技术，工作温度接近绝对零度。
这一系统仍然在不断升级，2021年，IBM 宣布其最新的Q System One-Montreal 达到128QV。
IBM还计划要在2023年制造实现超过1000量子比特的量子计算设备，并且向百万级量子比特目标迈进，期望容错量子计算机在未来十年内实现。
除了IBM，Alibaba、Google、Honeywell、Huawei、D-Wave Systems、IonQ 、Xanadu等公司都在运营或开发计算系统。
目前的量子计算系统主要停留在研究阶段，尽管已经成功实现了过百的量子bit位，但是由于系统的噪音较高，会出现不稳定，难以承受长时间繁重计算任务，学者们认为，要实现真正意义的实用，需要数万乃至数十万个量子bit才可以，因此，距离真正的量子时代，可能还要等上20年或者更长时间，除非在理论和技术方面有重大突破。
