量子比特（又称为Q比特、qubit）是量子计算中的基本信息单位。量子比特利用叠加的量子力学现象来实现两种状态的线性组合。一个经典的二进制位只能表示一个单独的二进制值，例如0或1，这意味着它只能处于两种可能状态的其中一种。不过，一个量子比特可以表示0，也可以表示1，还可以表示0和1这两种状态组合的任意比例的叠加，其中有一定的概率是0，也有一定的概率是1。

非量子芯片使用比特存储、传输和计算数据，而最先进的量子设备使用量子比特。比特可以是1或0，而量子比特是能够同时为1和0的数字信息单位。叠加状态大于两个能级的量子比特被称为量子电码，它可存在于0、1和2等多个态中。由于只有两个能级的叠加，量子比特的存储空间有限，对干扰的容忍度很低。

2018年7月，中国科大潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐、汪喜林等通过调控六个光子的偏振、路径和轨道角动量三个自由度，在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠，刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。

具有量子特性的系统（通常为双态系统，如自旋粒子），选定两个相互正交的本征态，分别以（采保罗·狄拉克标记右括向量表示）和{\displaystyle|1\rangle}代表。当对此系统做投影式量子测量时，会得到的结果必为这两个本征态之一，以特定机率比例出现。此外，这两个本征态可以复数系数做线性叠加得到诸多新的量子态

而从量子力学得知，这些线性叠加态的两个复数系数，必须要求各自绝对值平方相加之和为1，也就是：

因为

即要求总机率要是1。

两个本征态、及无限多种线性叠加态，集合起来就代表了一个量子比特；各态皆属纯态。

和（古典）比特“非0即1”有所不同，量子比特可以“又0又1”的状态存在，所谓“又0又1”即上述无限多种组合的线性叠加态。这特性导致了量子平行处理等现象，并使量子计算应用在某些课题上显著地优于古典计算，甚至可进行古典计算无法做到的工作。

量子比特通常会采用一种几何表示法将之图像化，此表示法称之为布洛赫球面。

量子三元（qutrit）是量子比特的推广，有些应用采取之。量子三元以保罗·狄拉克标记右括向量表示可写为。一个自旋为1的粒子，其自旋自由度有三，所对应的本征值为，此粒子即可用作量子三元。