量子位元定义具有量子特性的系统（通常为双态系统，如自旋1/2粒子），选定两个相互正交的本征态，分别以（采狄拉克标记右括向量表示）和代表
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位元；各态皆属纯态
和（古典）位元“非0即1”有所不同，量子位元可以“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
量子位元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
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