量子相干性对于构建可靠的量子计算机至关重要，因为它使量子比特能够保持其量子状态足够长的时间以执行计算。在量子系统中，相干性是指量子比特（例如电子或光子）存在于叠加态（一次多个状态）并保持纠缠（彼此关联）而不受外部噪声干扰的能力。如果没有足够的相干性，这些量子状态会坍缩成经典状态，这个过程称为退相干，它会破坏量子比特携带的信息。为了使量子计算机发挥作用，操作必须在相干性消失之前完成，这使得相干时间（量子比特保持叠加态的时间）成为一个关键指标。
当考虑错误率时，相干性的实际影响就变得清晰起来。量子算法通常需要执行逻辑门序列，并且每个操作都需要占用一部分相干时间。例如，超导量子比特的相干时间通常在微秒范围内，而囚禁离子量子比特可以保持毫秒级的相干性。如果一个计算涉及 1,000 个操作，那么相干时间为 100 微秒的量子比特需要每个操作耗时少于 0.1 微秒才能避免错误。这种严格的时间约束迫使工程师们需要在门速度、量子比特设计和纠错之间取得平衡。退相干也会引入噪声，这会使像表面码这样的纠错方案变得复杂，因为频繁的错误需要更多的冗余量子比特来检测和纠正错误。
为了提高相干性，研究人员同时关注硬件和软件策略。硬件改进包括更好地将量子比特与环境噪声隔离，例如使用超低温用于超导电路或真空室用于囚禁离子。材料工程，例如减少硅基量子比特中的杂质，也有助于提高相干性。在软件方面，误差缓解技术和更短深度的算法可以减少所需操作的数量，从而减轻退相干的影响。例如，谷歌的 Sycamore 处理器通过优化门序列以在相干窗口内完成任务，展示了量子霸权。如果没有相干性，即使是最先进的量子算法（如 Shor 的因子分解算法或量子模拟）也会失败，这使其成为构建实用量子计算机的基础性挑战。