量子計(jì)算機(jī)，或推而廣之——量子資訊科學(xué)，在1980年代多處于理論推導(dǎo)等紙上談兵狀態(tài)。一直到1994年彼得·秀爾（Peter Shor）提出量子質(zhì)因子分解算法后，因其對(duì)通行于銀行及網(wǎng)絡(luò)等處的RSA加密算法破解而構(gòu)成威脅后，量子計(jì)算機(jī)變成了熱門的話題。除了理論之外，也有不少學(xué)者著力于利用各種量子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)。 

20世紀(jì)60年代至70年代，人們發(fā)現(xiàn)能耗會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)中的芯片發(fā)熱，極大地影響了芯片的集成度，從而限制了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。研究發(fā)現(xiàn)，能耗來源于計(jì)算過程中的不可逆操作。那么，是否計(jì)算過程必須要用不可逆操作才能完成呢？問題的答案是：所有經(jīng)典計(jì)算機(jī)都可以找到一種對(duì)應(yīng)的可逆計(jì)算機(jī)，而且不影響運(yùn)算能力。既然計(jì)算機(jī)中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那么在量子力學(xué)中，它就可以用一個(gè)幺正變換來表示。

早期量子計(jì)算機(jī)，實(shí)際上是用量子力學(xué)語言描述的經(jīng)典計(jì)算機(jī)，并沒有用到量子力學(xué)的本質(zhì)特性，如量子態(tài)的疊加性和相干性。在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中，基本信息單位為比特，運(yùn)算對(duì)象是各種比特序列。與此類似，在量子計(jì)算機(jī)中，基本信息單位是量子比特，運(yùn)算對(duì)象是量子比特序列。所不同的是，量子比特序列不但可以處于各種正交態(tài)的疊加態(tài)上，而且還可以處于糾纏態(tài)上。這些特殊的量子態(tài)，不僅提供了量子并行計(jì)算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質(zhì)。