量子信息论（quantum information theory）包括的量子信息和量子计算，已成为量子力学与信息论的新交叉学科。量子信息和量子计算是以量子力学的纠缠态为基础的。

量子信息和量子计算以量子力学的纠缠态为基础。新的发展解决了一系列基础问题，如纠错问题、量子密码及有关的量子非克隆定理、量子远程传态、退相干的避免或减小等问题。新的算法也不断涌现。量子信息学的进一步发展大大丰富了量子力学纠缠态的理论，使量子信息可测量混合、蒸馏（提纯）、浓集和稀释等问题。

通常计算机是用二进制数字为基础进行计算的。数字0和1称为经典比特。量子比特由两个不同的量子状态∣0〉和∣1〉（如自旋的上和下）实现。二者最本质的区别是量子比特可处于态的线性叠加上，如α∣0〉 +β∣1〉。1982年理论物理学家R.费因曼指出，用经典计算机不能有效地模拟量子体系。1985年D.多依迟进一步阐述了量子计算机的概念，指出经典计算机不能通过有限次操作精确模拟量子体系，而基于量子比特的量子计算机则能够做到。第一个量子算法是P.绍尔在1994年提出的大数的素数分解。用量子算法对一个L位的大数进行素数分解所需时间和L2成正比，而用经典算法则与exp(L1/3)成正比。1996年L.格罗沃提出了快速搜索的量子算法。在一个包含N个数据的无序数据库中找出一个确定的对象用量子算法需搜索的次数是N1/2量级，而用经典算法所需次数是N量级。

量子计算机在理论上具有强大的功能，实现上也没有原则性的障碍，但到具体实现还有很长的路要走。物理实现上有很多方案，比较集中研究的有量子阱方案、腔量子电动力学方案、原子核自旋方案、核磁共振方案、固体量子计算机方案等。对最终实现量子计算机，早期曾有过一些悲观的论调，随着工作的进展乐观情绪开始增加。有的学者认为，50量子比特的量子计算机有可能在10年左右实现，其威力将大大超过经典计算机。