量子计算是以量子力学原理为基础，以实现高效的信息输入、处理、输出为目标的一门信息计算技术。量子计算的核心是以量子态编码、存储、处理信息，其优势来源于量子相干叠加和纠缠特性，因而具备天然的量子并行特性。量子计算被认为是下一代计算机的重要发展方向，在超高速并行计算、大容量数据快速搜索、最优化问题、人工智能、密码破解、量子模拟等方面具有得天独厚的优势，特别是其强大的并行处理能力可瞬间破解现有的RSA公开密钥体系。
（一）研究进展
美欧等国政府竞相出台科研计划，投入巨资推进量子计算技术研究。美国国防部、美国能源部、美国国家标准技术研究院、美国国家科学基金会、情报先进研究计划署（IARPA）等政府部门启动了一系列项目，对量子计算进行全面、系统的研究。其中，IARPA于2016年初启动了两个具有代表性的为期五年的量子计算项目，一个项目是研发通用量子计算机芯片（即量子逻辑门），旨在攻破通用型量子计算机最关键的技术难点；另一个项目是研发专用量子计算机（即量子增强优化），旨在对多种量子加速算法进行验证。美国政府每年资助量子信息技术基础研究和应用研究经费大约为2亿美元。2015年5月，英国政府发布“国家量子技术规划”，将投资2.7亿英镑用于国家量子技术项目，并计划两年内开发出规模达到20量子比特的处理器。欧盟委员会2016年宣布将于2018年启动投资规模达11亿美元的“量子旗舰”计划，促进包括量子计算机在内的多项量子技术的发展。
量子计算理论研究愈加深入，推动量子计算技术快速成熟。量子信息论主要研究量子纠缠理论、量子态叠加和相干性原理、量子不可克隆定理等量子信息基础理论。最近的研究表明，包含经典和量子两部分的关联可能比纠缠更广泛、更基础，纠缠只是作为一种特殊的量子关联存在。量子算法是利用量子并行性进行有效量子计算的关键，在量子计算机发展中有着至关重要的作用。目前，探索新的明显有效于经典计算算法的量子算法已经成为量子计算理论研究的一个重要研究方向。量子编码主要用于解决可靠性、纠错、避错、防错问题，是迄今发现的克服量子计算机物理实现面临的最大障碍——消相干问题最有效的方法。目前，人们几乎找到了所有经典编码的量子对应，正在致力于寻找具有更高编码效率的量子纠错码方法。除了构造新型量子码之外，量子码的纠错译码和容错机制也是重要的研究课题。
量子计算芯片研究不断取得突破，推进量子计算实用化进程。2015年1月，麻省理工学院成功在芯片上集成了光探测器阵列（利用光子进行量子计算的关键器件），为未来研制更大更密集的探测阵列，增加了探测灵敏度奠定了基础。2015年5月，IBM公司研究人员开发出一种可扩展的方形量子位电路设计，能同时检测和测量比特翻转和相位翻转两种量子错误，可有效降低量子计算出错风险。2015年12月，慕尼黑工业大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室及斯坦福大学物理学家掌握了半导体纳米结构量子点数据丢失的机制，并成功利用外部磁场实现防止信息丢失。新的器件由常见的半导体材料采用标准制造工艺制备出来，从而极大地降低了实现难度。2016年3月，麻省理工与奥地利茵斯布鲁克大学设计并搭建了一台利用脉冲激光在每个原子上实现Shor算法（迄今为止最复杂的量子算法）的量子计算机，标志着量子计算机研究正在从基础物理学问题变为工程问题。2016年8月，麻省理工学院研制出一款利用离子作为量子位的量子计算原型芯片，通过把用于量子位元的离子阱和激发量子态的激光光路集成在一起，实现了将量子信息处理系统集成到单芯片上，使量子计算器件微型化和量子计算机实用化又迈出了重要一步。
量子计算机实用化样机不断涌现。以IBM、谷歌、微软和因特尔公司为代表的高科技公司非常重视量子计算对于未来信息技术的推动作用，加大了在量子计算机研发方面的投入，相关研发方向囊括了量子计算的“全生态链”。2016年5月，IBM纽约实验室研制出有5个量子比特的量子计算机，并向公众开放用于进行算法或实验模拟。2015年12月，谷歌、NASA与美国大学太空研究协会联合建立的量子人工智能实验室宣布推出第一台真正利用量子机制运算（退火算法）的专用量子计算机D-Wave2X，运算速度可达1000量子比特，能以比传统过程快1亿倍的速度解决某些特定问题。2015年底，微软发布了专门针对量子计算的软件架构和工具套件，包含编程语言、优化和调度算法，以及量子模拟器。2015年9月，英特尔公司宣布投资5000万美元组建量子计算机研究机构“QuTech”，开展通用量子计算机研究。
（二）发展趋势
量子计算是下一代计算机的重要发展方向，是未来信息技术的战略制高点，是未来信息安全对抗的核心技术。目前对量子计算机的研究可以分为两个方向：专用量子计算机（量子模拟器）和通用量子计算机。
专用量子计算机商业化进程进一步加速。专用量子计算机只是针对特定算法的专用硬件，但由于量子模拟在现有技术条件下较容易实现，其有望成为量子计算机领域首先得到实用化的技术，是实现量子计算机道路上的中间目标。自2007年D-Wave公司首次推出16 Qubit专用量子处理器以来，专用量子计算机呈现出加速发展态势。2008年实现48 Qubit、2011年实现128 Qubit、2013年实现512 Qubit，2015年底谷歌公司推出1000 Qubit的D-Wave2X专用量子计算机，在解决某些问题时比传统电子计算机快了1亿倍。
通用量子计算机的实用化尚需时日。量子计算技术发展的最终目标是实现大规模通用量子计算机。近几年，随着量子计算硬件技术快速发展，中小规模量子比特集成、高保真高速量子逻辑门、长时间量子存储等核心技术不断突破，大规模通用量子计算已初见曙光，但距离真正实用化还尚需时日。根据美国公布的《量子信息科学技术路线图》2.0版的预测，未来5至10年内，有可能出现超越现有运算能力的量子计算机；未来20年内，有可能出现实用化的大规模通用量子计算机。
（三）重大影响
量子计算可以满足海量信息存储与处理、武器装备研制、战场态势分析与数据传输、信息安全、重大科学问题研究对计算速度不断提高的需求，一旦突破将引发新的科技发展浪潮。
量子计算机的实现将为强关联物理学（凝聚态物理和核物理的研究核心）提供完美的检验场所。可用于准确描述化学合成反应过程、构建复杂分子模型、设计与开发新型药物、深刻认识高温超导机理、发现夸克受限原因、模拟宇宙演化、模拟大脑信息处理过程等科学研究领域，甚至带来全新的科学发现。
量子计算能为军事复杂问题提供高效的解决方案，有效支撑先进武器装备研制和国防安全对高性能计算的需求。量子计算机与量子通信将使未来军队提供精确后勤保障成为可能。量子计算机用于计算机视觉导航的图像处理和模式识别可实现具有高度人工智能的自主系统。此外，量子计算能使下一代原子钟准确度提高10倍，从而大幅提高定位、导航、预警和精确打击能力。
在信息安全领域，量子计算机强大的并行处理能力使现有RSA公开密钥体系无密可保。这对基于经典保密系统领域的信息安全构成了根本性的威胁，另外，基于量子力学的测不准原理，量子计算技术将提供一种理论上绝对安全的量子密钥分配方案。