量子计算机，是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机。与电子计算机的原理不同，建立在量子力学的原理上，以量子力学多现实态为标志。在某些条件下，原子世界存在着多现实态，即原子和亚原子粒子可以同时存在于此处和彼处、可以同时表现出高速和低速、可以同时向上和向下运动。如果用这些不同的原子状态分别代表不同的数字，就可以利用一组具有不同潜在状态组合的原子，在同一时间对某一问题的所有答案进行探寻，再利用一些巧妙的手段，就可以使代表正确答案的组合脱颖而出。与传统的电子计算机相比，量子计算机具有解题速度快、存储量大、搜索功能强、安全性高等特点。
1982年，美国物理学家费勒曼提出了量子计算机的基本构想。2001年底，美国IBM公司的科学家专门设计的多个分子放在试管内作为7个量子比特的量子计算机，成功地进行了量子计算机的复杂运算。目前正在开发中的量子计算机有核磁共振量子计算机、硅基半导体量子计算机和离子阱量子计算机等。据专家预见，再过30年左右的时间，量子计算机将普及，量子计算设备将可以嵌入到任何物体当中去。
2011年5月，加拿大D-Wave系统公司出售了世界上首台量子计算机，客户是美国洛克希德马丁公司（Lockheed Martin Corporation），但该公司并未透露购买量子计算机的使用目的。这套名为D-Wave One的量子计算机配有128量子位的芯片，并使用超导计算来实现量子计算。由此可见，量子计算机已开始走向商业化。