دانشمندان برای حل سخت ترین و پیچیده ترین مسائل شیمی و علم مواد مانند بررسی تغییرات آب و هوایی، یک ابر رایانه کوانتومی مورد نیاز است. با این حال، امروزه، تمام کامپیوتر های کوانتومی شناخته شده امکان اعمال اپراتور های کوانتومی قابل اعتماد لازم یعنی یک میلیون اپراتور کوانتومی قابل اعتماد در ثانیه (rQOPS: reliable Quantum Operation Per Second) جلوگیری می کند. این معیار rQOPS توسط مایکروسافت عنوان شده است.
یک ابررایانه کوانتومی باید از کیوبیت های منطقی قابل اعتمادی تغذیه شود که هر کدام از کیوبیت های فیزیکی زیادی تشکیل شده اند. هرچه کیوبیت فیزیکی پایدارتر باشد، افزایش مقیاس آسان‌تر است زیرا به تعداد کمتری از آنها نیاز خواهیم داشت. پس از یک پیشرفت بزرگ ، مایکروسافت در مسیر مهندسی یک نوع کاملاً جدید از کیوبیت است (کیوبیت های توپولوژیکال) و نقاط عطف سخت افزاری را برای ایجاد یک ابر رایانه کوانتومی مقیاس‌پذیر شناسایی کرده است.
شرکت مایکروسافت قدم های زیر را جهت دستیابی به چنین کامپیوتری عنوان کرده است:
1. ایجاد و کنترل Majorana ها.
2. کیوبیت محافظت شده دربرابر خطا: این کیوبیت ها که به عنوان کیوبیت توپولوژیکی نامیده می شوند، دارای حفاظت خطای داخلی خواهند بود. این کیوبیت منحصر به فرد یک کیوبیت قابل اعتماد و مقیاس پذیر است و مهندسی یک ابررایانه کوانتومی را امکان پذیر می کند زیرا:
کوچک است—هر یک از کیوبیت‌ها کمتر از 10 میکرون خواهند بود، بنابراین یک میلیون کیوبیت می‌تواند در تراشه هوشمند قرار بگیرد و یک پردازنده تک ماژول با اندازه عملی را قادر می‌سازد.
سریع است - هر عملیات کیوبیت کمتر از یک میکروثانیه طول می کشد. این بدان معناست که مسائل را می توان در هفته ها حل کرد (به جای دهه ها یا قرن ها)
قابل کنترل است - کیوبیت‌ها توسط پالس‌های ولتاژ دیجیتال کنترل می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که کامپیوتری با میلیون‌ها کیوبیت نرخ خطای زیادی نداشته باشد یا به پهنای باند ورودی/خروجی خاصی نیاز ندارد.
3. کیوبیت‌های با کیفیت بالا: کیوبیت‌های محافظت‌شده سخت‌افزاری که می‌توان آنها را درهم‌تنیده کرد و از طریق braiding مدار هارا پیاده سازی کرد. و با یک سری پیشرفت‌های کیفی، میزان خطا را کاهش داد.
4. سیستم چند کیوبیتی: هنگامی که چندین کیوبیت با هم به عنوان یک واحد پردازش کوانتومی قابل برنامه ریزی (QPU) در یک کامپیوتر کوانتومی پشته کامل کار می کنند، می توان انواع الگوریتم های کوانتومی را اجرا کرد.
5. سیستم کوانتومی Resilient: یک کامپیوتر کوانتومی که بر روی کیوبیت های منطقی قابل اعتماد کار می کند، که عملکردهای با کیفیت بالاتری نسبت به کیوبیت های فیزیکی زیربنایی نشان می دهد. این پیشرفت، امکان اجرای اولین rQOPS را ممکن می کند.
6. ابررایانه کوانتومی: یک سیستم کوانتومی که قادر به حل مسائل واقعی است، که حتی قدرتمندترین ابررایانه های کلاسیک نیز نمی توانند با حداقل یک میلیون rQOPS و با نرخ خطای حداکثر یک در تریلیون آنرا حل کنند.
