量子信息是計算機、信息科學與量子物理相結合而產生的新興交叉學科，量子信息技術已經成為世界各國實施高新技術戰略競爭的焦點之一。量子信息技術通過對光子、電子和冷原子等微觀粒子系統及其量子態進行精確的人工調控和觀測，借助量子疊加和量子糾纏等獨特物理現象，以經典理論無法實現的方式獲取、傳輸和處理信息。以量子計算、量子通信和量子測量為代表的量子信息技術在信息安全、通信網絡、人工智能、空間探測、生物醫療等諸多領域將產生基礎共性乃至顛覆性的重大影響。
量子計算主要依賴量子疊加和干涉等原理實現并行計算，能在某些傳統計算機計算困難的問題上提供指數級加速，即可實現“量子計算優越性”，是未來計算能力跨越式發展的重要方向。量子計算主要依賴量子比特。量子比特依賴量子的疊加特性，可以制備在兩個邏輯態 0 和 1的相干疊加態，換句話講，它可以同時存儲 0 和 1。考慮一個 N 個物理比特的存儲器，若它是經典存儲器，則它只能存儲2??個可能數據當中的任一個，若它是量子存儲器，則它可以同時存儲2??個數，而且隨著 N 的增加，其存儲信息的能力將指數上升。
由于數學操作可以同時對存儲器中全部的數據進行，因此，量子計算機在實施一次的運算中可以同時對2??個輸入數進行數學運算。其效果相當于經典計算機要重復實施2??次操作，或者采用2??個不同處理器實行并行操作。可見，量子計算機可以節省大量的運算資源（如時間、記憶單元等）。
