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

20世紀60年代至70年代，人們發(fā)現(xiàn)能耗會導致計算機中的芯片發(fā)熱，極大地影響了芯片的集成度，從而限制了計算機的運行速度。研究發(fā)現(xiàn)，能耗來源于計算過程中的不可逆操作。那么，是否計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)典計算機都可以找到一種對應的可逆計算機，而且不影響運算能力。既然計算機中的每一步操作都可以改造為可逆操作，那么在量子力學中，它就可以用一個幺正變換來表示。

早期量子計算機，實際上是用量子力學語言描述的經(jīng)典計算機，并沒有用到量子力學的本質特性，如量子態(tài)的疊加性和相干性。在經(jīng)典計算機中，基本信息單位為比特，運算對象是各種比特序列。與此類似，在量子計算機中，基本信息單位是量子比特，運算對象是量子比特序列。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算的可能，而且還將帶來許多奇妙的性質。