普通的數字計算機在0和1的二進位制系統上執行，稱為“位元”（bit）。但量子計算機要遠遠更為強大。它們可以在量子位元（qubit）上運算，可以計算0和1之間的數值。假想一個放置在磁場中的原子，它像陀螺一樣旋轉，於是它的旋轉軸可以不是向上指就是向下指。常識告訴我們：原子的旋轉可能向上也可能向下，但不可能同時都進行。但在量子的奇異世界中，原子被描述為兩種狀態的總和，一個向上轉的原子和一個向下轉的原子的總和。在量子的奇妙世界中，每一種物體都被使用所有不可思議狀態的總和來描述。實際運用D-Wave 量子計算機-首臺商用量子計算機在2007年，加拿大計算機公司D-Wave展示了全球首臺量子計算機“Orion（獵戶座）”，它利用了量子退火效應來實現量子計算。該公司此後在2011年推出具有128個量子位的D-Wave One型量子計算機並在2013年宣稱NASA與谷歌公司共同預定了一臺具有512個量子位的D-Wave Two量子計算機。NSA加密破解計劃2014年1月3日，美國國家安全域性（NSA）正在研發一款用於破解加密技術的量子計算機，希望破解幾乎所有型別的加密技術。投入巨資 投入4.8億進行“滲透硬目標”首臺程式設計通用量子計算機2009年11月15日，世界首臺可程式設計的通用量子計算機正式在美國誕生。不過根據初步的測試程式顯示，該計算機還存在部分難題需要進一步解決和改善。科學家們認為，可程式設計量子計算機距離實際應用已為期不遠。單原子量子資訊儲存首次實現2013年5月，德國馬克斯普朗克量子光學研究所的科學家格哈德·瑞普領導的科研小組，首次成功地實現了用單原子儲存量子資訊——將單個光子的量子狀態寫入一個銣原子中，經過180微秒後將其讀出。最新突破有望助力科學家設計出功能強大的量子計算機，並讓其遠距離聯網構建“量子網路”。首次實現線性方程組量子演算法2013年6月8日，由中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子資訊團隊的陸朝陽、劉乃樂研究小組，在國際上首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。該研究成果發表在6月7日出版的《物理評論快報》上。迄今為止，世界上還沒有真正意義上的量子計算機。但是，世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。如何實現量子計算，方案並不少，問題是在實驗上實現對微觀量子態的操縱確實太困難了。已經提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。