量子态操控是主动调控量子力学现象的基本任务之一，对量子化学、量子计算、量子通信等领域的理论和技术发展具有重要意义。

根据影响量子态改变的资源不同，有不同的操控方式。对于封闭量子系统（即量子系统与环境没有相互作用或相互作用可忽略）而言，人们通常借助控制作用或控制场的适当设计来实现期望的量子态操控，常见的控制场有激光、电磁场、电压、电流等。具体的控制设计方法则有多种，例如基于最优控制理论的方法、基于李雅普诺夫稳定性理论的方法、基于绝热技术的方法、基于变结构或切换的控制方法、基于李群分解的方法等。对于与环境具有耦合作用的开放量子系统而言，除了控制场的设计外，人们还可以借助耗散作用的设计来实现量子态的操控。这两种情况下的量子态操控一般以开环方式实现。此外，对量子系统进行测量也会引起量子态的改变，因此测量也可以用作操控量子系统状态的一种方式。但由于量子测量结果的发生具有随机性，因此测量将对量子态操控引入一定的随机因素，例如连续测量影响下的控制系统可以构成一个随机开放量子控制系统。在测量协助的量子态操控中，取决于测量结果是否用于控制律的设计，量子态操控有开环和闭环两种形式，前者仅使用测量改变量子态，后者则在改变量子态的同时利用测量结果进一步设计反馈控制律，从而更精细地操控量子态的变化。具体的闭环控制设计方法也有多种，例如闭环学习控制方法、基于李雅普诺夫稳定性理论的随机系统切换控制方法等。实际中，对于具体的系统，基于控制作用设计的量子态操控、基于耗散设计的量子态操控和基于测量设计的量子态操控等方法既可以单独使用，也可以联合使用。

尽管实现量子态操控的方法不同，但都是通过调节操控资源与量子系统间的相互影响实现量子系统状态改变的。对量子系统施加适当的控制作用或控制场之所以能够实现量子态的操控，是因为控制场本身能够与量子系统发生相互作用，从而引起量子态的改变，这种相互作用体现在量子控制系统方程中的相互作用哈密顿量或控制哈密顿量上。基于耗散设计的量子态操控，由于量子系统与其环境具有耦合作用，因此通过调整或适当设计其环境，即可引起量子系统的状态改变。而测量能够引起量子态的改变是基于量子物理实践中不断被验证的量子力学测量假定。测量能够引起量子态的改变，因此常被人们看作调控量子态的一种方式。

与经典系统的状态操控相比，量子态的操控需要服从量子态的运动方程和量子力学测量假定。由于量子态（波函数或密度算子）不是一个实在物理量，因此其运动方程不同于作为实在物理量的经典系统状态的运动方程。此外，对量子系统的测量将以随机方式改变量子态，而经典系统的测量通常不会改变系统的状态。另一方面，不同操控资源下的量子态操控也具有不同的特点。基于控制作用或控制场设计的量子态操控具有更大的灵活性，但对初始态、控制时间、模型和控制过程中的噪声等不确定性因素较为敏感。基于耗散设计的量子态操控则对这些不确定性因素具有很强的鲁棒性，但设计灵活性相对较差。基于测量的量子态操控需要处理测量引起的随机性，因此通常要求人们在随机系统控制的框架内处理问题，有时也需要使用建立在不可交换属性基础之上的量子概率论来处理问题。

在量子信息领域，量子态是信息的载体，量子信息的加工处理归根到底可以看作操控量子态的过程，因此量子态操控是量子通信、量子计算机和量子密码术应用的重要组成部分。量子态操控也可用于量子化学领域中，例如选择性生成或打破化学键从而生成新物质。