基本原理
量子計算量子的重疊與牽連原理產生了巨大的計算能力。普通計算機中的2位暫存器在某一時間僅能存儲4個二進制數（00、01、10、11）中的一個，而量子計算機中的2位量子位（qubit）暫存器可同時存儲這四個數，因為每一個量子比特可表示兩個值。如果有更多量子比特的話，計算能力就呈指數級提高。
量子位
量子位（qubit）是量子計算的理論基石。在常規計算機中，信息單元用二進制的 1 個位來表示，它不是處於“ 0” 態就是處於“ 1” 態. 在二進制量子計算機中，信息單元稱為量子位，它除了處於“ 0” 態或“ 1” 態外，還可處於疊加態（sup
er posed state) . 疊加態是“ 0” 態和“ 1” 態的任意線性疊加，它既可以是“ 0” 態又可以是“ 1” 態，“ 0” 態和“ 1” 態各以一定的機率同時存在. 通過測量或與其它物體發生相互作用而呈現出“ 0” 態或 “ 1” 態.任何兩態的量子系統都可用來實現量子位，例如氫原子中的電子的基態（gro und state）和第 1 激發態（f irstex cited state)、 質子自旋在任意方向的+ 1/ 2 分量和- 1/ 2 分量、 圓偏振光的左旋和右旋等。
一個量子系統包含若干粒子，這些粒子按照量子力學的規律運動，稱此系統處於態空間的某種量子態.態空間由多個本徵態（eigenstate) （即基本的量子態）構成，基本量子態簡稱基本態（basic state）或基矢（basic vector) . 態空間可用Hilbert 空間（線性復向量空間）來表述，即Hilbert 空間可以表述量子系統的各種可能的量子態.為了便於表示和運算，Dirac提出用符號 x〉 來表示量子態，x〉 是一個列向量，稱為ket ；它的共軛轉置（conjugate t ranspose) 用〈 x 表示，〈 x 是一個行向量，稱為bra.一個量子位的疊加態可用二維Hilbert 空間（即二維復向量空間）的單位向量 〉 。
重疊原理
把量子考慮成磁場中的電子。電子的旋轉可能與磁場一致，稱為上旋轉狀態，或者與磁場相反，稱為下旋狀態。通過提供脈衝能量使電子旋轉從一種狀態變為兩種狀態，例如從雷射。讓我們假設我們用一單位雷射能量。但是假設我們僅用半單位的雷射能量並完全消除外界對微粒的影響將會怎樣呢？根據量子理論，微粒將進入重疊狀態，即同時處於兩種狀態下，每一個量子比特呈現重疊狀態0和1。因此量子計算機的計算數是2的n次方，n是量子比特的位數。量子計算機如果有500個量子比特，就在每一步作2^500次運算。這是一個可怕的數，2^500比地球上已知的原子數還要多（這是真正的並行處理，當今的經典計算機，所謂的並行處理器仍然是一次只做一件事情）。但是這些微粒如何相互作用呢？他們通過量子牽連來做。
牽連原理
在某點上相互作用的微粒（像光子、電子）之間具有一種關係，能夠成對的糾纏在一起，這一過程被稱為相關性。知道了糾纏在一起的一個微粒的狀態是上或下的話，它同伴的旋轉是在其相反的方向上。令人驚奇的是，由於層疊現象，被測定的微粒沒有單獨的旋轉方向，而是同時成對的處於上旋和下旋狀態。被測微粒的旋轉狀態由測量時間和與其相關的微粒決定，其相關微粒同時處於相反的旋轉方向。這一真實的現象（愛因斯坦認為兩個粒子自從分開的那一瞬間就決定了各自的自旋方向，他試圖通過EPR佯謬來質疑量子論，但驗證貝爾不等式的實驗證明愛因斯坦錯了），至今沒有任何恰當的理論可以解釋，只是簡單的被接受著。量子牽連就是無論來自同一系統的粒子之間有多遠的距離都能同時相互作用（不受光速限制）。無論相互作用的微粒之間相距多遠，他們都將相互纏在一起直到被分開。2014年初，荷蘭代爾夫特理工大學（TU Delft）Kavli Institute of Nanoscience量子計算團隊在實驗室中實現了這種信息的“0延遲”傳遞，信息傳遞距離為3米。
發展
概念的提出
量子計算中期發展
1994年，貝爾實驗室的套用數學家P. Shor指出 ，相對於傳統電子計算器，利用量子計算可以在更短的時間內將一個很大的整數分解成質因子的乘積。這個結論開啟量子計算的一個新階段：有別於傳統計算法則的量子算法（quantum algorithm）確實有其實用性，絕非科學家口袋中的戲法。自此之後，新的量子算法陸續的被提出來，而物理學家接下來所面臨的重要的課題之一，就是如何去建造一部真正的量子計算器，來執行這些量子算法。許多量子系統都曾被點名做為量子計算器的基礎架構，例如光子的偏振（photon polarization）、空腔量子電動力學(cavity quantum electrodynamics,CQED）、離子阱（ion trap）以及核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）等等。以目前的技術來看，這其中以離子阱與核磁共振最具可行性。事實上，核磁共振已經在這場競賽中先馳得點：以I. Chuang為首的IBM研究團隊在2002年的春天，成功地在一個人工合成的分子中（內含7個量子位）利用NMR完成N =15的因子分解（factorization)。
發展前景
量子計算將有可能使計算機的計算能力大大超過今天的計算機，但仍然存在很多障礙。大規模量子計算所存在的一個問題是，提高所需量子裝置的準確性有困難。
世界上第一台商用量子計算機
加拿大量子計算公司D-Wave於2011年5月11日正式發布了全球第一款商用型量子計算機“D-Wave One”，量子電腦的夢想距離我們又近了一大步。D-Wave公司的口號就是——“Yes,you can have one.”。其實早在2007年初，D-Wave公司就展示了全球第一台商用實用型量子計算機“Orion”（獵戶座），不過嚴格來說當時那套系統還算不上真正意義的量子計算機，只是能用一些量子力學方法解決問題的特殊用途機器。
D-Wave One量子處理器晶圓時隔四年之後，D-Wave One終於脫胎換骨、正式登場。它採用了128-qubit（量子比特）的處理器，四倍於之前的原型機，理論運算速度已經遠遠超越現有任何超級電子計算機。另外，D-wave公司將會在2013年1月將其升級至512量子比特。不過呢，也別太興奮，這個大傢伙現在還只能處理經過最佳化的特定任務，通用任務方面還遠不是傳統矽處理器的對手，而且編程方面也需要重新學習。 另外，為儘可能降低qubit的能級，需要利用低溫超導狀態下的鈮產生qubit，D-Wave 的工作溫度需保持在絕對零度附近（20 mK）。最後就是價格，2011年，NASA和Google分別以約一千萬美元購置了一台512位qubit的D-Wave量子計算機。這絕對是天價中的天價了，不過也是新技術開端的必然，就像當初的第一台電子計算機ENIAC造價就有40萬美元（二十世紀四十年代的40萬美元）。
中科大首次研製出非局域量子模擬器
中國科學技術大學的量子信息重點實驗室李傳鋒教授研究組首次研製出非局域量子模擬器，並且模擬了宇稱—時間（Parity-time,PT）世界中的超光速現象。
這一實驗充分展示了非局域量子模擬器在研究量子物理問題中的重要作用。
量子模擬器是解決特定問題的專用量子計算機，這一概念最早由費曼於1981年提出。費曼認為自然界本質上是遵循量子力學的，只有用遵循量子力學的裝置，才能更好地模擬它，這個力學裝置就是量子模擬器。目前量子模擬器研究中，人們更多關注的是它的量子加速能力，通常情況下，一個量子模擬器所操控的量子比特數越多，它的運算能力就越強。
華為首次曝光量子計算成果
2018年10月12日，華為公布了在量子計算領域的最新進展：量子計算模擬器HiQ雲服務平台問世，平台包括HiQ量子計算模擬器與基於模擬器開發的HiQ量子編程框架兩個部分，這是這家公司在量子計算基礎研究層面邁出的第一步。
