量子計算機是遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。現在或許還無法準確預測“量子計算機時代”何時到來，但在科學家看來，已經沒有什麼原理性的困難可以阻擋這種革命性、顛覆性產品的誕生。
半導體集成電路芯片幾十年以來一直沿著“摩爾定律”發展，單位芯片上晶體管數目越來越多，集成度越來越高。截止到目前，集成電路芯片製造工藝處於14&10nm技術代量產階段。在可預見的未來將達到控制電子的物理極限，量子隧穿效應將不可避免的影響電子元器件的正常工作。
新型結構需要拋棄當前計算機所遵循的馮·諾依曼架構，而量子計算則需要改變現有半導體芯片的基本結構，利用量子疊加和量子糾纏來實現邏輯運算。對於現代計算機而言，通過控制晶體管電壓的高低電平，從而決定一個數據到底是“1”還是“0”，採用“1”或“0”的二進制數據模式，俗稱經典比特，其在工作時將所有數據排列為一個比特序列，對其進行串行處理。
而量子計算機使用的是量子比特，量子計算機能秒殺傳統計算機得益於兩個獨特的量子效應：量子疊加和量子糾纏。量子疊加能夠讓一個量子比特同時具備0和1的兩種狀態，量子糾纏能讓一個量子比特與空間上獨立的其他量子比特共享自身狀態，創造出一種超級疊加，實現量子並行計算，其計算能力可隨著量子比特位數的增加呈指數增長。理論上，擁有50個量子比特的量子計算機性能就能超過目前世界上最先進的超級計算機“天河二號”，擁有300個量子比特的量子計算機就能支持比宇宙中原子數量更多的並行計算，量子計算機能夠將某些經典計算機需要數萬年來處理的複雜問題的運行時間縮短至幾秒鐘。這一特性讓量子計算機擁有超強的計算能力，為密碼分析、氣象預報、石油勘探、藥物設計等所需的大規模計算難題提供瞭解決方案，並可揭示高溫超導、量子霍爾效應等複雜物理機制，為先進材料製造和新能源開發等奠定科學基礎。
信息是當今世界最為重要的戰略資源，計算機技術是現代信息技術的核心，信息處理能力是信息時代的基本生產力，是國家的核心競爭力，體現國家綜合實力的重要標誌。一旦形成突破，會使掌握這種能力的國家迅速建立起全方位戰略優勢，引領量子信息時代的國際發展。
量子計算機能克服現代計算機發展所遇到的能耗和量子效應問題，從而擺脫半導體行業面臨的摩爾定律失效的困境，同時突破經典極限，利用量子加速、並行特性解決經典計算機難以處理的相關問題。從而為提高國家整體經濟競爭力創造條件。量子物理與計算科學第一次大規模結合的直接原因就是研製核心武器的需求。在計算技術的發展歷程中，軍事應用價值始終是其重要推動力之一。量子計算機的強大功能應用到國防建設時，其強大的運算、搜索、處理能力，將為未來武器研發提供計算、模擬平臺，縮短研發週期，提高武器研發效率。甚至有可能改變未來戰爭的形態，掌握其核心技術能夠極大地增強國防綜合實力。
隨著量子比特的保真度達到容錯量子計算的閾值，量子計算機的研究已經從實驗室階段向工程技術化階段邁進，越來越多的研究單位和大型公司企業將進入，從而加速可實用化通用量子計算機研製的進程。從先進的發展模式而言，各大公司與研究機構合作研製量子計算機是集科研機構、公司、政府部門等於一體的研發模式，這可能是未來推進量子計算機研製的一種有效模式。
