传统计算机的基本数据单位是比特，而量子计算机以量子比特衡量。有观点认为，如果量子计算机能有效操纵50个左右量子比特，能力即超过传统计算机，实现了相对传统计算机的“霸权”。这种“量子霸权”正是各科研机构竞相追逐的目标。
起源于1900年普朗克所提理论的量子力学，描述了看似魔法的物理现象。在微观尺度上，一个量子比特可以同时处于多个状态，而不像传统计算机中的比特只能处于0和1中的一种状态。
这样的一些特性，让量子计算机的计算能力能远超传统计算机。美国谷歌公司等机构在2015年宣布，它们的“D波”（D-Wave）量子模拟机对某些问题的求解速度已达到传统计算机的1亿倍。虽然它并不被认为是真正的量子计算机，但量子计算的巨大潜力已经显露。
为加速进入量子计算机阵营，各国政府纷纷加大投入。欧盟在2016年宣布投入10亿欧元支持量子计算研究，美国仅政府的投资即达每年3.5亿美元。中国也在大力投入，目前正在筹建量子信息国家实验室，一期总投资约70亿元。