这种大规模并行可能在很多任务上并没有什么价值——没有人认为量子计算机会革命文字处理或电子邮件。但其可以极大地加速被设计用来同时探索大量不同路径的算法，这能够解决的问题包括：通过大数据进行搜索、发现新型的化学催化剂、对用于加密数据的大数进行因数分解。量子计算机也可以在物理学领域被用来模拟黑洞或其它现象。

但是，我们还有很多的工作要做。量子叠加态和纠缠态是非常脆弱的。一点来自环境的轻微扰动就能将其破环——甚至对其进行观测就会破坏其状态。量子计算机需要被保护起来，以免受耶鲁大学物理学家 Robert Schoelkopf 所说的「经典混沌之海（a sea of classical chaos）」的干扰。

虽然相关理论在 20 世纪 80 年代初就开始萌芽，但实验量子计算直到 1995 年才得以发展。1995 年，新泽西州 Murray Hill 贝尔实验室一位名叫 Peter Shor 的数学家证明了运用量子计算机能有效地进行大数的因式分解，这种能力使得现代密码学在量子计算机面前变得不堪一击。Shor 和其他一些学者也证明，从理论上来说通过邻近的量子比特来纠正错误，一直保持脆弱量子比特的稳定性是可能实现的。

突然间，一些物理学家和他们的资助人出于某种具体的原因也都开始去研发量子计算机，并且表明这个机器不会变成一大堆级联错误。David Wineland 是美国科罗拉多州博尔德国家标准技术研究所（NIST）的一位物理学家，曾经获得过诺贝尔奖，他率先提出了激光冷却离子并控制其内部量子态的方法。在 Shor 的研究发布之后不到一年的时间里，Wineland 和当时 NIST 的另外一位科学家 Monroe 就通过用激光控制铍离子中的电子态的方法，atv，建立了第一个量子机制逻辑门（quantum mechanical logic gate）。Monroe 说，正是因为 Wineland 在离子方面的研究，我们才能在早期的量子计算实验当中就把握领先趋势。

　　我们总是爱开玩笑说，等到我们有了量子计算机，我们就用它设计下一台量子计算机。——Krysta Svore，微软研究员

随着世界各地政府将大把研究经费投向量子物理研究团体，其他的一些类型的量子比特开始出现了。21 世纪初，囚禁离子（trapped ion）的概念受到了另一个新概念的挑战：由超导体制成的回路，所使用的超导体是一种带有振荡电路的金属材料，其在冷却到接近绝对零点时没有电阻。量子比特的 0 和 1 与不同的电流强度相对应。回路通过肉眼便可以观察，不需要用到激光，用简单的微波电子技术就可以控制，制作过程只需要使用常规的计算机芯片制造技术。此外，回路的运行也非常快。

但是超导体有一个致命的弱点：环境噪音，即使是用来控制它们的电子设备，都能在不到一微秒的时间之内打乱其量子叠加态。但是工程技术的发展已经将回路的稳定性提高了至少一百万倍，所以现在它们保持叠加态的时间可以达到几十微秒，虽然维持时间仍然比离子要短得多。

2007 年，加拿大本那比市的一家创业公司 D-Wave Systems 发布了一则让所有人都为之震惊的消息，它宣布研制成功了 16 个量子比特的超导量子计算机。D-Wave 研制的这台机器并没有纠缠所有的量子比特，在编程时也不能一个量子比特一个量子比特地进行。该计算机所依赖的是一种叫做量子退火（quantum annealing）的技术，在这种技术当中，量子比特可以和邻近的量子比特纠缠，交互产生一个单独的整体量子态，而不是一系列并行计算。D-Wave 的开发者希望能够把复杂的数学问题映射到量子态当中，并运用量子效应来找到最小值。这种技术很有前景，可有望用于解决高效航空交通路径规划等最佳化问题。

但批评声接踵而至： D-Wave 甚至没有尝试解决那些对量子计算来说至关重要的问题，例如纠错。但是各大公司仍对这种设备趋之若鹜，谷歌和洛克希德马丁公司都成为了 D-Wave 的客户。一个暂时的共识形成了：它可以进行一些量子计算，对于某些特殊任务，它可能比常规计算机处理得更快。无论量子与否，D-Wave 让一些公司开始展开思路。「它让我们睁开了双眼，」Monroe 说道。「D-Wave 的出现预示着这个市场正在形成，对于此类设备的需求已经出现。」在不久的将来，越来越多的公司就会在量子计算之上开展自己的业务。