Komputer kuantum adalah model bagaimana membangun komputer. Idenya adalah bahwa komputer kuantum dapat menggunakan fenomena tertentu dari mekanika kuantum, seperti superposisi dan keterikatan, untuk melakukan operasi pada data. Prinsip dasar di balik komputasi kuantum adalah bahwa sifat-sifat kuantum dapat digunakan untuk merepresentasikan data dan melakukan operasi di atasnya. Model teoretisnya adalah mesin Turing kuantum, juga dikenal sebagai komputer kuantum universal.
Ide komputasi kuantum masih sangat baru. Eksperimen telah dilakukan. Dalam hal ini, sejumlah kecil operasi dilakukan pada qubit (bit kuantum). Baik penelitian praktis maupun teoretis terus berlanjut dengan penuh minat, dan banyak lembaga pendanaan pemerintah nasional dan militer mendukung penelitian komputasi kuantum untuk mengembangkan komputer kuantum baik untuk tujuan sipil maupun militer, seperti kriptanalisis.
Komputer saat ini, yang disebut komputer "klasik", menyimpan informasi dalam biner; setiap bit bisa hidup atau mati. Komputasi kuantum menggunakan qubit, yang, selain mungkin hidup atau mati, bisa hidup dan mati, yang merupakan cara untuk menggambarkan superposisi, sampai pengukuran dilakukan. Keadaan sepotong data pada komputer normal diketahui dengan pasti, tetapi komputasi kuantum menggunakan probabilitas. Hanya komputer kuantum yang sangat sederhana yang telah dibangun, meskipun desain yang lebih besar telah ditemukan. Komputasi kuantum menggunakan jenis fisika khusus, fisika kuantum.
Jika komputer kuantum berskala besar dapat dibangun, komputer ini akan mampu memecahkan beberapa masalah jauh lebih cepat daripada komputer apa pun yang ada saat ini (seperti algoritma Shor). Komputer kuantum berbeda dari komputer lain seperti komputer DNA dan komputer tradisional yang berbasis transistor. Beberapa arsitektur komputasi seperti komputer optik dapat menggunakan superposisi klasik gelombang elektromagnetik. Tanpa sumber daya mekanis kuantum seperti keterikatan, orang berpikir bahwa keunggulan eksponensial atas komputer klasik tidak mungkin terjadi. Komputer kuantum tidak dapat melakukan fungsi-fungsi yang secara teoritis tidak dapat dihitung oleh komputer klasik, dengan kata lain mereka tidak mengubah tesis Church-Turing. Namun, mereka akan dapat melakukan banyak hal dengan jauh lebih cepat dan efisien.
