量子電腦有多快？微軟領導微軟量子運算研究首席研究經理Krysta Svore博士解釋，以現時常用RSA-2048加密演算法，傳統電腦大約要十億年才能破解，但量子電腦只要10秒就能破解。
量子運算速度，足以打破所有現存加密機制，一夜之間破解所有加密貨幣，甚至金融交易的加密檔案。量子運算快速發展，據微軟研究所首席科學家Rico Malvar說，微軟已著手研究後量子運算年代加密技術，包括了加長密鑰長度。
隨著量子運算進入最後一里的衝刺，各IT廠商都大舉投資。量子運算可解決傳統計算無法解決的問題，中國亦積極投資量子運算。中國圖靈獎得主姚期智教授曾說，量子運算最後一里路，會是非常艱難，也是需要經過一段時間的最後一里路。他亦預言， 如果能把量子電腦和AI放在一起，可能做出連大自然都沒有想到會有如此結果的事情。
一般電腦是以「0」和「1」作開關單位表達，也就是位元（Bit），量子電腦則以「量子位元」（Qubit）作為單位；Qubit狀態除0和1外，還有「0與1」，可執行遠比傳統電腦更大量的運算。
量子位元比傳一般電腦位元更強大，是基於兩個獨特的量子現象：量子疊加（Superposition）和糾纏（Entanglement）。量子疊加使量子位元同時具 0 和 1 數值，可進行「同步計算」（Simultaneous Computation）。量子糾纏使分處兩地的量子位元，能共用量子態，再創造出超疊加效應：每增加一個量子位元，運算效能就翻一倍；具有超快的平行計算和模擬能力。
微軟負責量子研究的Svore博士，曾在哥倫比亞大學以最優異成績取得博士，曾於IBM、MIT、Caltech等頂尖機構，從事深度學習及量子運算研究。
比大自然更聰明
Svore說，量子運算可破解傳統電腦許多不能解決的問題。除了破譯密碼，最明顯獲益是化工工業，比如化學和材料學模擬分子結構，即使是最簡單的咖啡因分子結構，傳統電腦也消耗大量運算資源。分子內原子數一旦增加，模擬就愈困難。
「大自然就是利用量子運算的定律，排列分子結構。根據推算，即使速度最快超級電腦（200 petaflops），花費地球年齡時間（46億年），都無法模擬較複雜分子結構。這也是化學行業難以加快創新的原因，無法拆解分子結構，就難以發展出新的催化劑，研發新材料或新制程。」
量子運算卻在模擬這些具有量子特性的分子結構，擁有傳統電腦所不具有的能力，能夠快速發現新的材料，甚至可以比大自然更加聰明。
「量子運算可以實現人工固氮（Nitrogen Fixation），減少生產肥料的能源消耗量超過八成，農作物收成大幅增長。量子電腦也可以實現碳回收，助化工業發現可回收二氧化的催化劑，解決地球暖化問題。量子電腦的模擬能力，亦有望加快發現室溫超導體。目前，電力傳輸大都消耗在傳輸過程，而具備大量天然電力地區，又無法輸送往高消耗電力的地區。人類一直研究可於較高溫實現的超導體，假如一旦成功，能源價格有望大降。」
目前，IBM、Google、微軟、英特爾大規模投資量子計算。IBM最先推出IBM Q Experience量子計算平台。去年，Google推72 qubits的Bristlecone晶片，一躍而成最快的量子計算架構，超越了IBM的50和英特爾49 qubits。
但隨著量子位元增加，量子運算須面對的另一重要問題是錯誤率。量子位元極不穩定，任何噪音干擾都導致錯誤，量子電腦通常在超低溫環境運行（大約 20 millikelvins，約為攝氏 -273.13 度）。
現代量子處理器量子位元，並非真正單一量子位元，而以許多傳統位元組合，幫助解決潛在錯誤，所以72 qubits未必是大躍進，排錯才是關鍵。大多數量子電腦只能在100微秒內保持狀態，增加了除錯困難。除了有效避免干擾，量子運算仍不會有實際的商用前景。
發現天使粒子
1937年，義大利物理學家馬約拉納（Ettore Majorana）預言了一種全新粒子，粒子本身即為自身的反粒子，這種理論上存在的粒子，稱之為「馬約拉納費米子」（Majorana Fermion）。80年以來，物理學界追尋馬約拉納費米子粒子，一直苦無結果，甚至稱之為「天使粒子」（Angel Particle）。去年三月，史丹福大學張首晟教授與加州洛杉磯分校（UCLA）王康隆教授團隊，發現了費米子的存在。確認了粒子的存在，可應用於下一代量子計算機，大幅減低干擾。王康隆隨之獲IUPAP頒發2018年磁力獎（Magnetism Award）。
今年3月，微軟亦透過由以半導體材料和超導材料製作納米架構，掌握製作及捕獲馬約拉納費米子，以穩定量子訊息編碼方式，費米子可轉化為量子。上述研究可直接應用馬約拉納費米子在量子電腦的新架構上。
Svore說：「馬約拉納費米子的特質，可有如跳肯肯舞的舞蹈員，粒子有如辮子，排列成一線互相保護，減少受外界干擾。」微軟發表的論文，甚至詳細儀器的制作，如何產生和測試粒子。以馬約拉納費米子建立的量子電腦架構，可更容易排錯，也更加可能建成大規模應用的量子電腦。」Svore說，馬約拉納費米子的突破，微軟比其他研究機構，更有希望更早推出商用的量子電腦。
以量子電腦來說，超過50 Qubit就可超越傳統超級電腦。Svore估計，微軟可以5年內，可以推出100-200 Qubit量子電腦。以上述的推論，微軟在量子術的成熟度，已超過了Google、IBM、英特爾等。
微軟已推出了量子開發工具（SDK），一般用戶亦可開發量子電腦的程式，解決不同難題，並推出以特別為量子運算而設的高階編程語言Q#、加上模擬運算的環境以及開源的程式庫和入門參考編程示範。
如前所述，量子運算規模隨qubit數量以跳升，以30 qubits就要16 GB記憶體，但40 qubits就升到16TB，而50 qubits則是16Pb。微軟在Azure公有雲上，亦推出了量子模擬器（Quantum Simulator），以優化量子程式，所有人都可以利用Azure，及早投入量子運算的開發。