量子點蜂窩自動機（QDCA，有時簡稱為量子蜂窩自動機，或QCA）是對傳統計算機設計（CMOS）的一種改進建議，它是根據約翰-馮-諾伊曼介紹的蜂窩自動機的傳統模型而設計的。

任何被設計用來表示數據和進行計算的設備，不管它利用的是什么物理原理和用來建造它的材料，都必須有兩個基本屬性：可區分性和狀態的條件變化，后者意味著前者。這意味著這樣的設備必須有障礙物，使其有可能區分不同的狀態，而且它必須有能力控制這些障礙物來進行有條件的狀態改變。例如，在數字電子系統中，晶體管扮演著這種可控制的能量屏障的角色，使得用它們進行計算變得極為實用。

細胞自動機（CA）是一個由統一的（有限的或無限的）單元格組成的離散動力系統。每個單元在離散時間只能處于有限數量的狀態中的一個。隨著時間的推移，網格中每個單元的狀態是由一個轉換規則決定的，這個轉換規則考慮了它之前的狀態和緊鄰的單元（單元的鄰域）的狀態。細胞自動機最有名的例子是約翰-霍頓-康威的"生命游戲"，他在1970年描述了這個游戲。

細胞自動機通常作為軟件程序實現。然而，在1993年，Lent等人提出了一個使用量子點單元的自動機的物理實現。該自動機迅速得到普及，并在1997年首次被制造出來。倫特結合了細胞自動機和量子力學的離散性，創造了納米級的設備，能夠以非常高的開關速度（太赫茲級）進行計算，并消耗極少量的電能。

今天，標準的固態QCA電池設計認為量子點之間的距離約為20納米，而電池之間的距離約為60納米。就像任何CA一樣，量子（-點）蜂窩自動機是基于放置在網格上的單元之間的簡單互動規則。一個QCA單元是由四個量子點組成的，以方形圖案排列。這些量子點是電子可以通過隧道進入它們所占據的位置。

顯示了一個量子點電池的簡化圖。如果電池帶著兩個電子，每個電子都可以自由地隧道到電池中的任何位置，由于相互之間的靜電排斥，這些電子將試圖占據最遠的位置。因此，存在兩種可區分的電池狀態。顯示了一個量子點電池的兩種可能的最小能量狀態。雖然是任意選擇，但用細胞極化P=-1代表邏輯"0"，P=+1代表邏輯"1"已經成為標準做法。QCA線格排列的量子點單元的行為方式可以進行計算。最簡單的實用單元排列是通過將量子點單元串聯起來，放在彼此的一側而得到的。圖4顯示了四個量子點單元的這種排列方式。圖中的邊框并不代表物理實現，而是作為識別單個單元的手段。所示的排列中的任何一個單元的偏振被改變（由一個驅動單元），其余的單元將立即同步到新的偏振，由于它們之間的庫倫相互作用。通過這種方式，可以制成一條傳輸偏振狀態的量子點電池線。這種線的配置可以形成一套完整的計算用的邏輯門。在QCA中可能有兩種類型的線：如圖4所示的簡單的二進制線和一個反相鏈，它是由45度反相的QCA單元并排放置構成的。

多數門和反相（NOT）門被認為是QCA的兩個最基本的構建模塊。圖5顯示了一個有三個輸入和一個輸出的多數門。在這種結構中，每個輸入對輸出的電場效應是相同的，而且是相加的，其結果是，無論哪一個輸入狀態（二進制0或二進制1）處于多數，都會成為輸出單元的狀態--因此該門的名稱也是如此。例如，如果輸入A和B處于"二進制0"狀態，而輸入C處于"二進制1"狀態，那么輸出將處于"二進制0"狀態，因為輸入A和B的組合電場效應大于輸入C的單獨電場效應。

其他類型的門，即AND門和OR門，可以使用一個在其一個輸入端有固定極化的多數門來構建。另一方面，NOT門在本質上是不同的。