क्वांटम संगणक हा एक संगणक आहे जो क्वांटम यांत्रिक घटनांचे शोषण करतो. छोट्या प्रमाणात, भौतिक पदार्थात कण आणि लाटा या दोन्ही गुणधर्म दिसतात, आणि क्वांटम संगणन हे वर्तन विशेष हार्डवेअरचा वापर करून वापरते. शास्त्रीय भौतिकशास्त्र या क्वांटम उपकरणांच्या कार्याचे स्पष्टीकरण देऊ शकत नाही, आणि एक स्केलेबल क्वांटम संगणक कोणत्याही आधुनिक "शास्त्रीय" संगणकापेक्षा काही गणिते घातीय वेगाने करू शकतो. विशेषतः मोठ्या प्रमाणात क्वांटम संगणक मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या एन्क्रिप्शन स्कीम तोडू शकतो आणि भौतिकशास्त्रज्ञांना भौतिक सिमुलेशन करण्यात मदत करू शकतो; तथापि, सध्याची कला अद्याप प्रायोगिक आणि अव्यवहार्य आहे.  क्वांटम संगणनात माहितीचे मूलभूत एकक म्हणजे क्यूबिट, जे पारंपारिक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्समधील बिटसारखेच आहे. शास्त्रीय बिटच्या विपरीत, एक क्यूबिट त्याच्या दोन "बेस" राज्यांच्या सुपरपॉझिशनमध्ये अस्तित्वात असू शकतो, ज्याचा अर्थ असा आहे की तो एकाच वेळी दोन्ही राज्यांमध्ये आहे. एक क्यूबिट मोजताना, परिणाम क्लासिक बिटचा संभाव्य आउटपुट असतो. जर क्वांटम संगणक क्यूबिटला एका विशिष्ट प्रकारे हाताळत असेल तर तरंग हस्तक्षेप प्रभाव इच्छित मोजमाप परिणाम वाढवू शकतो. क्वांटम अल्गोरिदमच्या डिझाईनमध्ये अशी कार्यपद्धती तयार करणे समाविष्ट आहे ज्यामुळे क्वांटम संगणक कार्यक्षमतेने गणना करू शकेल.  उच्च दर्जाचे क्यूबिट्स तयार करणे हे एक आव्हानात्मक काम आहे. जर एखाद्या भौतिक क्विटला त्याच्या वातावरणापासून पुरेसे वेगळे केले गेले नाही, तर ते क्वांटम डिकोहेरेन्सने ग्रस्त आहे, ज्यामुळे गणनेत गोंधळ निर्माण होतो. राष्ट्रीय सरकारांनी प्रायोगिक संशोधनात मोठ्या प्रमाणात गुंतवणूक केली आहे ज्याचा उद्देश दीर्घ सुसंगतता वेळ आणि कमी त्रुटी दरासह स्केलेबल क्यूबिट्स विकसित करणे आहे. दोन सर्वात आशादायक तंत्रज्ञान म्हणजे सुपरकंडक्टर (जे विद्युत प्रतिकार दूर करून विद्युत प्रवाहाचे पृथक्करण करतात) आणि आयन सापळे (जे विद्युत चुंबकीय क्षेत्राचा वापर करून एकच अणू कण मर्यादित करतात).  कोणतीही संगणकीय समस्या जी शास्त्रीय संगणकाद्वारे सोडवली जाऊ शकते ती क्वांटम संगणकाद्वारे देखील सोडवली जाऊ शकते. याउलट, क्वांटम संगणकाद्वारे सोडविली जाणारी कोणतीही समस्या शास्त्रीय संगणकाद्वारे देखील सोडविली जाऊ शकते, किमान तत्त्वतः पुरेसा वेळ दिला जातो. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे तर क्वांटम संगणक चर्च-ट्युरिंगच्या सिद्धांताचे पालन करतात. याचा अर्थ असा की क्वांटम संगणक संगणकीयतेच्या दृष्टीने शास्त्रीय संगणकांपेक्षा कोणतेही अतिरिक्त फायदे प्रदान करीत नाहीत, तर काही समस्यांसाठी क्वांटम अल्गोरिदममध्ये संबंधित ज्ञात शास्त्रीय अल्गोरिदमपेक्षा लक्षणीय कमी वेळ जटिलता असते. विशेष म्हणजे क्वांटम संगणक काही समस्या जलदगतीने सोडविण्यास सक्षम असल्याचे मानले जाते जे कोणतेही शास्त्रीय संगणक कोणत्याही व्यवहार्य वेळेत सोडवू शकत नाहीत - "क्वांटम वर्चस्व" म्हणून ओळखले जाणारे एक कार्य. क्वांटम संगणकांशी संबंधित समस्यांच्या संगणकीय जटिलतेचा अभ्यास क्वांटम जटिलता सिद्धांत म्हणून ओळखला जातो.
क्वांटम संगणक म्हणजे काय?