Der Quantencomputer ist eine Rechenmaschine, die auf der Grundlage quantenmechanischer Prozesse abläuft. Die Information ist hierbei in Form von Quantenzuständen gespeichert, Rechenoperationen entsprechen linearen Operatoren im HILBERT-Raum, und das Ablesen des Ergebnisses ist ein quantenmechanischer Meßprozeß.
Der wichtigste Unterschied zum klassischen Computer liegt im Superpositionsprinzip, gemäß dem die Information nicht in diskreter Form z.B. als Folge von Bits vorliegen muß, von denen jedes genau einen von zwei möglichen Zuständen 0 oder 1 annimmt, sondern auch beliebige Linearkombinationen dieser Basiszustände zulässig sind. Dies erlaubt es dem Quantencomputer, in einem gewissen Sinn mehrere Rechnungen parallel durchzuführen und bestimmte Aufgaben (z.B. Primfaktorzerlegung) effizienter als es mit einem klassischen Computer möglich ist.
Wegen der extremen Anfälligkeit von Quantensystemen für Dekohärenz ist jedoch die technische Realisierung einer quantenmechanischen Rechenmaschine äußerst anspruchsvoll und bislang bei weitem noch nicht in dem Maße fortgeschritten, wie es nötig wäre, um klassische Computer zu übertreffen.