量子的重疊與牽連原理產生了巨大的計算能力。普通計算機中的2位寄存器在某壹時間僅能存儲4個二進制數（00、01、10、11）中的壹個，而量子計算機中的2位量子位（qubit）寄存器可同時存儲這四個數，因為每壹個量子比特可表示兩個值。如果有更多量子比特的話，計算能力就呈指數級提高。 量子位（qubit）是量子計算的理論基石。在常規計算機中，信息單元用二進制的 1 個位來表示，它不是處於“ 0” 態就是處於“ 1” 態. 在二進制量子計算機中，信息單元稱為量子位，它除了處於“ 0” 態或“ 1” 態外，還可處於疊加態（super posed state) . 疊加態是“ 0” 態和“ 1” 態的任意線性疊加，它既可以是“ 0” 態又可以是“ 1” 態，“ 0” 態和“ 1” 態各以壹定的概率同時存在. 通過測量或與其它物體發生相互作用而呈現出“ 0” 態或 “ 1” 態.任何兩態的量子系統都可用來實現量子位，例如氫原子中的電子的基態（gro und state）和第 1 激發態（f irstex cited state)、 質子自旋在任意方向的+ 1/ 2 分量和- 1/ 2 分量、 圓偏振光的左旋和右旋等。
壹個量子系統包含若幹粒子，這些粒子按照量子力學的規律運動，稱此系統處於態空間的某種量子態.態空間由多個本征態（eigenstate) （即基本的量子態）構成，基本量子態簡稱基本態（basic state）或基矢（basic vector) . 態空間可用Hilbert 空間（線性復向量空間）來表述，即Hilbert 空間可以表述量子系統的各種可能的量子態.為了便於表示和運算，Dirac提出用符號 x〉 來表示量子態，x〉 是壹個列向量，稱為ket ；它的***軛轉置（conjugate t ranspose) 用〈 x 表示，〈 x 是壹個行向量，稱為bra.壹個量子位的疊加態可用二維Hilbert 空間（即二維復向量空間）的單位向量 〉 來描述，其簡化的示意圖如右圖所示. 量子計算將有可能使計算機的計算能力大大超過今天的計算機，但仍然存在很多障礙。大規模量子計算所存在的壹個問題是，提高所需量子裝置的準確性有困難。
世界上第壹臺商用量子計算機
加拿大量子計算公司D-Wave於2011年5月11日正式發布了全球第壹款商用型量子計算機“D-Wave One”，量子電腦的夢想距離我們又近了壹大步。D-Wave公司的口號就是——“Yes,you can have one.”。其實早在2007年初，D-Wave公司就展示了全球第壹臺商用實用型量子計算機“Orion”（獵戶座），不過嚴格來說當時那套系統還算不上真正意義的量子計算機，只是能用壹些量子力學方法解決問題的特殊用途機器。
時隔四年之後，D-Wave One終於脫胎換骨、正式登場。它采用了128-qubit（量子比特）的處理器，四倍於之前的原型機，理論運算速度已經遠遠超越現有任何超級電子計算機。另外，D-wave公司將會在2013年1月將其升級至512量子比特。不過呢，也別太興奮，這個大家夥現在還只能處理經過優化的特定任務，通用任務方面還遠不是傳統矽處理器的對手，而且編程方面也需要重新學習。 另外，為盡可能降低qubit的能級，需要利用低溫超導狀態下的鈮產生qubit，D-Wave 的工作溫度需保持在絕對零度附近（20 mK） 。
最後就是價格，2011年，NASA和Google分別以約壹千萬美元購置了壹臺512位qubit的D-Wave量子計算機 。這絕對是天價中的天價了，不過也是新技術開端的必然，就像當初的第壹臺電子計算機ENIAC造價就有40萬美元（二十世紀四十年代的40萬美元）。