一般專家普遍認為，化學將是量子運算最強且最立即的應用(Katherine Bourzac, 2017)，量子電腦將可以用來幫助設計乾淨能源所需要的催化劑，了解生物體內的酵素，發現新的太陽能電池材料或高溫超導體材料。
一般專家普遍認為，化學將是量子運算最強且最立即的應用(Katherine Bourzac, 2017)，量子電腦將可以用來幫助設計乾淨能源所需要的催化劑，了解生物體內的酵素，發現新的太陽能電池材料或高溫超導體材料。它的優勢在於超乎現有傳統電腦的強大運算能力，足以真正模擬和創造複雜的電子和分子互動模型，一般進行化學反應模擬時，由於需了解各分子所含原子彼此間互動情形，需計算各原子的電子互動能量，包含所有電子的位置和能階(即軌域)，現有的傳統電腦在 125 個軌域時，就需要超出宇宙所有原子數量的記億體來儲存所有的資訊，無法處理如此大量複雜的資料和運算，因此現在的量子化學家在建模型時，常必須故意省略某些電子的行為特性，尤其是電子間強烈互動的情形，這種近似算法在模擬有機化學分子時是可以接受的，但是在金屬分子這種大量電子擠在極小空間的例子，電子間的強互動卻正是它的本質，被忽略就無法真正了解實際的化學原理，類似無法被簡化的傳統方式模擬的例子還有高溫超導體材料、含金屬的酵素活性位點等。然而量子位元的疊加特性使量子電腦能夠輕鬆完成這類運算，對新藥和新材料研發做出極大的貢獻，一旦技術成熟，新藥的研發前期將可透過量子電腦模擬化合物結構和生物體內酵素或受器的交互作用，對療效和副作用做較佳的預測，減少研發時間和成本，熟悉並且了解如何利用量子運算的廠商在新藥設計就會占有先機。