本实验室的前身是一九八三年郭光灿院士回国后组建的量子光学研究组。
上世纪八〇年代主要从事量子光学领域的基础理论研究，在光场压缩态等非经典效应 方面做出了一系列重要研究成果，自一九八四年起在国内率先开设《量子光学》研究生课程，
一九九〇年由高等教育出版社出版《量子光学》著作。
九〇年代初期当量子信息学科在国际上悄然出现时，本实验室在国内率先投入到这个新兴交叉学科领域的基础理论研究，先后提出“量子避错编码原理”和“量子概率克隆原理”等，受到国际学术界的高度评价。
一九九九年，在中国科学院的支持下，成立“中国科学技术大学量子通信与量子计算开放实验室”(Laboratory of Quantum Communication and Quantum Computation, 简称LQCC)。
二〇〇一年中国科学院正式批准为中科院重点实验室(中国科学院科发计字[2001]477号文件)，全称为“中国科学院中国科学技术大学 量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。二○○五年中科院下文(中国科学院科发计字[2005]65号文件)更名为“中国科学院量子信息重点实验室”(Key Laboratory of Quantum Information, USTC, CAS)。
二〇〇一年，郭光灿教授作为首席科学家承担科技部“973”项目“量子通信与量子信息技术”，来自国内十多个重要研究所和著名大学的五十余位科学家协作参加该项目的研究；
二〇〇二年经由国家基金委批准为“创新研究群体”；
二〇〇三年本实验室的“量子信息技术的基础研究”项目荣获国家自然科学二等奖，同年郭光灿教授当选中国科学院院士，并荣获“何梁何利”奖。
二〇〇四年经由中科院批准进入“中国科学院创新团队国际合作伙伴计划”，引进七位海外知名学者加盟本实验室的创新团队。
二〇〇六年郭光灿院士作为首席科学家承担科技部重大科学研究计划“量子调控”项目“量子通信与量子计算的物理实现”。
