量子計算研究的核心任務是多量子位元的相干操縱。根據相干操縱量子位元的規模，量子計算有如下發展階段：

第一個階段是實現“量子優越性”，即量子計算機對特定問題的計算能力超越傳統超級計算機，達到這一目標需要約50個量子位元的相干操縱。美國谷歌公司已在2019年率先實現“量子優越性”。

第二個階段是實現專用量子模擬機，即相干操縱數百個量子位元，應用於組合最佳化、量子化學、機器學習等特定問題，指導材料設計、藥物開發等。達到該階段需要5至10年，是當前的主要研究任務。

第三個階段是實現可程式設計通用量子計算機，即相干操縱至少數百萬個量子位元，能在經典密碼破解、大資料搜尋、人工智慧等方面發揮巨大作用。由於量子位元不可避免地會受到環境噪聲的影響而出錯，對於規模化的量子位元系統，透過量子糾錯來保證整個系統的正確執行是必然要求，也是一段時期內面臨的主要挑戰。由於技術上的難度，何時實現通用量子計算機尚不明確，國際學術界一般認為還需要20年左右甚至更長時間。