量子计算（Quantum computation）[1]是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。具有原理上远超经典计算的强大并行计算能力。传统的通用计算机其理论模型是通用图灵机；通用的量子计算机其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。 [3] 与传统计算机使用0或者1的比特来存储信息不同，量子计算以量子比特作为信息编码和存储的基本单元。[4]基于量子力学的叠加原理，一个量子比特可以同时处于0和1两种状态的相干叠加，即可以用于表示0和1两个数。量子相干和纠缠都源于量子叠加。因此量子计算提供了一种从根本上实现并行计算的思路，具备极大超越经典计算机运算能力的潜力。这也为人工智能、密码分析、气象预报、资源勘探、药物设计等所需的大规模计算难题提供了解决方案，并可揭示量子相变、高温超导、量子霍尔效应等复杂物理机制。 [5][6][7] 量子纠缠是量子计算加速效应的根本来源之一，纠缠比特数目的增多可使量子计算能力呈指数增长。2023年，中国科学家已成功实现51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录，相关成果7月12日在国际学术期刊《自然》在线发表。[8][9] 2024年，中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠，并以此为基础构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络，同年5月15日，相关研究成果在线发表在《自然》（Nature）上。[10] 基本原理
量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态，从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态，随着量子比特数目的增加，对于n个量子比特而言，量子信息可以处于2种可能状态的叠加，配合量子力学演化的并行性，可以展现比传统计算机更快的处理速度。[11]