量子細胞自動機（QCA）是一個抽象模型量子計算，類似于設計為的常規型號元胞自動機通過引入約翰馮·諾依曼。同樣的名字也可以指量子點細胞自動機，它是通過利用量子力學現象而提出的“經典”細胞自動機的物理實現。由于其極小的特征尺寸（在分子甚至原子尺度上）和超低的功耗、QCA引起了廣泛的關注，使其成為替代CMOS技術的候選者。

在計算模型或物理系統模型的上下文中，量子細胞自動機是指以下元素的合并：

（1）傳統計算機科學中的細胞自動機研究和

（2）量子信息處理研究。

特別地，以下是量子細胞自動機模型的特征：

• 該計算被認為是通過多個計算設備或單元的并行操作來實現的。通常將這些單元視為相同的有限維量子系統（例如，每個單元都是qubit）。
• 每個單元都有其他單元的鄰域。這些共同構成了一個單元網絡，通常將其視為規則的（例如，將單元安排為具有或不具有周期性邊界條件的晶格）。
• 所有細胞的進化都有許多類似于物理學的對稱性。局部性是一個：一個單元的下一個狀態僅取決于其當前狀態及其鄰居。同質性是另一種：進化在所有地方都表現相同，并且與時間無關。
• 單元的狀??態空間以及對其執行的操作應受量子力學原理的激勵。

其通常被認為是重要的量子元胞自動機的一個模型的另一個特點是，它應該是通用的用于量子計算（即，它可以有效地模擬量子圖靈機，某些任意量子電路或簡單地所有其他量子細胞自動機。

最近提出的模型施加了進一步的條件，例如，量子細胞自動機應該是可逆的和/或局部單一的，并且具有根據用于更新單個細胞的規則容易確定的全局轉移函數。最近的結果表明，這些特性可以根據全球演變的對稱性從公理上推導。