2019年，Google宣布它已達到「量子霸權」（quantum supremacy，注：指量子電腦能力成熟到可以輕易破解目前全球主流加密技術）。Google研究人員運用亞原子界的特殊性質，建造了一台量子電腦；這台機器的溫度比外太空最冷處的溫度還低。它利用對量子力學的理解，幾秒內就能完成傳統電腦需花一萬年才能完成的運算。它只有53個「量子位元」（qubit，量子計算的核心單位），相較之下，要在一台傳統電腦上儲存相同的資訊需要720億GB的記憶體。這項成就代表量子電腦進化的重要時刻，其理論基礎可溯及1980年代，但在短短40年間，已經從假設發展出可運作的原型。
量子運算仍處於早期階段，一旦完全發展，將會帶來極大的影響。量子運算主要的吸引力在於，每增加一個量子位元，機器的總運算力就會多一倍。隨著更多量子位元加入，量子電腦的運算力會呈指數級成長。事實上，即使把整個宇宙都轉換成一台傳統電腦，量子電腦用少量的粒子，就可產生較強的運算力。這種運算界的技術飛躍，就像從黑白平面照片轉變成彩色立體影片一樣，開啟了一個充滿演算可能性的世界。
量子運算有深遠的影響，例如它可能會突然危及加密技術（從電子郵件的安全性到加密貨幣都有賴加密技術的保護），業內人士稱之為「Q日」（Q-day）。密碼學假設，攻擊者永遠不會有足夠的運算力來嘗試所有不同的組合，以破解密碼並取得存取權限。然而，量子運算改變了這點。快速又毫無限制地推出量子運算，可能會對銀行或政府通訊產生災難性的影響。各國銀行與政府都已經斥資數十億美元來防範這種可能性。
雖然量子運算的諸多討論把焦點放在相關危險上，但該領域也可望帶來極大的好處，包括探索數學與粒子物理最先進知識的能力。微軟與福特的研究人員使用新興的量子方法來模擬西雅圖的交通，以便找到在交通顛峰時間上路的最好方法，把車流導向最佳路線——這是出奇棘手的數學問題。理論上，量子運算可以大幅加速解決任何優化問題。無論是以最有效率的方式裝載卡車，還是管理一國的經濟，幾乎任何在複雜情況下盡可能壓低成本的問題，都可以靠量子運算來加速解決。
量子運算最重要的近期前景，是以過去不可能做到的細節，來模擬化學反應及分子的相互作用。這可以讓我們以極其細膩的方式來了解人腦或材料科學。有史以來第一次，化學與生物學可以用極其清晰的方式解析。開發新的醫藥化合物或工業化學品與材料一直以來都是一種昂貴、辛苦又棘手的實驗室研究過程。量子運算可以大幅加快這個過程，一次到位。新電池與新藥物的開發將變得更可行、更有效率、更容易實現。分子變成「可設計的」，就像程式碼一樣靈活、可操作。
