Dezvoltată de Norman Margolus și Lev B. Levitin, teorema Margolus-Levitin impune o limită fundamentală calculului cuantic și care se referă, strict vorbind, la toate mijloacele posibile prin care se poate realiza un calcul. Conform acestei teoreme , viteza cu care orice mașină sau orice alt proces fezabil care permite calcularea, adică numărul de operațiuni efectuate într-un timp dat și folosind o cantitate dată de energie nu poate fi mai mare la 6 × 10 33 operații pe secundă pe joule . Cu alte cuvinte, folosind un joule ar fi posibil ca o mașină să efectueze până la 6,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (6 milioane miliarde miliarde miliarde miliarde) operațiuni pe secundă, dar fără a putea depăși această limită. Această teoremă poate fi exprimată într-un mod mai general: având în vedere un pic de informație, orice sistem cuantic are nevoie, pentru a modifica starea fizică a acestui bit, un timp a cărui durată minimă este dată de formula unde h = 6.626 × 10 - 34 J s este constanta lui Planck și E este energia utilizată pentru a face modificarea. Ceea ce ne spune această formulă, pe de o parte, este că această durată minimă este o funcție a cantității minime de energie necesară pentru a efectua modificarea unui pic de informații și că, pe de altă parte, într-un univers în care nu ar exista nici o cuantică fenomen , această limită nu ar exista cu o valoare de h egală cu 0. Pe de altă parte, mașinile de calcul ale acestui univers ar fi foarte diferite de computerele noastre a căror electronică folosește fenomene cuantice .
Teorema Margolus-Levitin constituie o limită fundamentală a legii lui Koomey conform căreia numărul de calcule, pentru o cantitate dată de energie cheltuită, se dublează la fiecare 18 luni.