叠加是量子力学的核心原理之一。处于叠加态的量子比特由基态 |0⟩ 和 |1⟩ 的线性组合来描述：|ψ⟩ = α|0⟩ + β|1⟩，其中 α 和 β 是满足 |α|² + |β|² = 1 的复数概率振幅。Hadamard 门是将量子比特从 |0⟩ 态置于等权叠加的最常用方式，结果得到 |+⟩ = (|0⟩ + |1⟩)/√2——测得 0 或 1 的概率各为 50%。叠加使量子并行成为可能：一个作用于 n 个处于叠加态的量子比特的量子线路，实际上可以同时处理 2ⁿ 个输入。然而，测量会使叠加坍缩，因此要提取有用的结果，需要利用干涉进行精心的算法设计。