El Acuerdo de Quebec fue un acuerdo secreto entre el Reino Unido y los Estados Unidos en el que se establecían las condiciones para el desarrollo coordinado de la ciencia y la ingeniería relacionadas con la energía nuclear y, en concreto, con las armas nucleares. Fue firmado por Winston Churchill y Franklin D. Roosevelt el 19 de agosto de 1943, durante la Segunda Guerra Mundial, en la Primera Conferencia de Quebec celebrada en la ciudad de Quebec, Quebec, Canadá.
El Acuerdo de Quebec estipulaba que Estados Unidos y el Reino Unido aunarían sus recursos para desarrollar armas nucleares, y que ninguno de los dos países las utilizaría contra el otro, ni contra otros países sin consentimiento mutuo, ni transmitiría información al respecto a terceros países. Asimismo, otorgaba a Estados Unidos derecho de veto sobre los usos comerciales o industriales de la energía nuclear por parte del Reino Unido tras la guerra. El acuerdo fusionó el proyecto británico Tube Alloys con el estadounidense Proyecto Manhattan y creó el Comité de Política Conjunta para controlar el proyecto conjunto. Aunque Canadá no era signatario, el acuerdo preveía la presencia de un representante canadiense en el Comité de Política Conjunta, en vista de la contribución de Canadá al esfuerzo.
Los científicos británicos realizaron una labor importante como parte de la contribución británica al Proyecto Manhattan, y en julio de 1945 se concedió el permiso británico exigido por el acuerdo para el uso de armas nucleares contra Japón. El Aide-Mémoire de Hyde Park de septiembre de 1944 amplió la cooperación anglo-estadounidense al período de posguerra, pero tras el fin de la guerra, el entusiasmo estadounidense por la alianza con Gran Bretaña decayó. La Ley McMahon (1946) puso fin a la cooperación técnica mediante el control de los «datos restringidos». El 7 de enero de 1948, el Acuerdo de Quebec fue sustituido por un modus vivendi, un acuerdo que permitía un intercambio limitado de información técnica entre Estados Unidos, Gran Bretaña y Canadá.
El neutrón fue descubierto por James Chadwick en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en febrero de 1932. En abril de 1932, sus colegas del Cavendish, John Cockcroft y Ernest Walton, dividieron átomos de litio con protones acelerados. Posteriormente, en diciembre de 1938, Otto Hahn y Fritz Strassmann, en el laboratorio de Hahn en Berlín-Dahlem, bombardearon uranio con neutrones desacelerados, y descubrieron que se había producido bario. Hahn escribió a su colega Lise Meitner, quien, junto con su sobrino Otto Frisch, explicó que el núcleo del uranio se había dividido. Por analogía con la división de las células biológicas, denominaron al proceso «fisión».

El descubrimiento de la fisión planteó la posibilidad de que se pudiera crear una bomba atómica extremadamente potente. El término ya era conocido por el público británico gracias a los escritos de H. G. Wells, en su novela de 1913 The World Set Free. El Comité para el Estudio Científico de la Defensa Aérea de Sir Henry Tizard se creó originalmente para estudiar las necesidades de la guerra antiaérea, pero amplió su ámbito de actuación para estudiar la guerra aérea en general. En mayo de 1939, unos meses antes del estallido de la Segunda Guerra Mundial en Europa en septiembre de 1939, se le encomendó llevar a cabo una investigación sobre la viabilidad de las bombas atómicas. Tizard encargó a George Paget Thomson, catedrático de física del Imperial College de Londres, y a Mark Oliphant, un físico australiano de la Universidad de Birmingham, que llevaran a cabo una serie de experimentos con uranio. En febrero de 1940, el equipo de Thomson no había logrado provocar una reacción en cadena en el uranio natural, por lo que decidió que no valía la pena seguir adelante con el proyecto.
El equipo de Oliphant llegó a una conclusión sorprendentemente diferente. Había delegado la tarea a dos científicos refugiados alemanes, Rudolf Peierls y Frisch, que no podían trabajar en los proyectos secretos de la universidad, como el radar, porque eran extranjeros enemigos y, por lo tanto, carecían de la autorización de seguridad necesaria. Calcularon la masa crítica de una esfera metálica de uranio-235 puro y descubrieron que, en lugar de toneladas, como todo el mundo había supuesto, bastaría con tan solo 1 a 10 kilogramos (2,2 a 22,0 lb), y que explotaría con la potencia de miles de toneladas de dinamita.
Oliphant entregó el memorándum de Frisch y Peierls a Tizard. Como resultado, se creó el Comité MAUD para investigar más a fondo. Este comité dirigió un intenso esfuerzo de investigación. Cuatro universidades proporcionaron las instalaciones donde se llevaban a cabo los experimentos. La Universidad de Birmingham se encargó del trabajo teórico, como determinar qué tamaño de masa crítica se necesitaba para una explosión. Este grupo estaba dirigido por Peierls, con la ayuda de su colega, el científico refugiado alemán Klaus Fuchs. Los laboratorios de la Universidad de Liverpool y la Universidad de Oxford experimentaron con diferentes tipos de separación isotópica. El grupo de Chadwick en Liverpool se ocupó de la difusión térmica, un fenómeno observado en mezclas de partículas móviles en las que los diferentes tipos de partículas muestran respuestas distintas a la fuerza de un gradiente de temperatura. El grupo de Francis Simon en Oxford investigó la difusión gaseosa, que se basa en el principio de que, a diferentes presiones, el uranio 235 se difundiría a través de una barrera más rápido que el uranio 238. Se determinó que este era el método más prometedor. El grupo de Egon Bretscher y Norman Feather en Cambridge investigó si otro elemento, ahora denominado plutonio, podía utilizarse como material fisionable. Gracias a la presencia de un equipo de científicos franceses refugiados liderado por Hans von Halban, Oxford contaba también con la principal reserva mundial de agua pesada, lo que les ayudó a teorizar sobre cómo se podría utilizar el uranio para generar energía.
En julio de 1941, el Comité MAUD elaboró dos informes exhaustivos en los que se concluía que una bomba atómica no solo era técnicamente viable, sino que podía fabricarse antes de que terminara la guerra, quizá en tan solo dos años. El Comité MAUD recomendó por unanimidad que se llevara a cabo su desarrollo con carácter de urgencia, aunque reconoció que los recursos necesarios podrían superar los de que disponía Gran Bretaña. Pero incluso antes de que se completara su informe, el primer ministro, Winston Churchill, había sido informado de sus conclusiones por su asesor científico, Frederick Lindemann, y había decidido el curso de acción a seguir. Se creó una nueva dirección, conocida con el nombre deliberadamente engañoso de Tube Alloys, para coordinar este esfuerzo. Sir John Anderson, el Lorde Presidente del Consejo, se convirtió en el ministro responsable, y Wallace Akers, de Imperial Chemical Industries (ICI), fue nombrado su director.
La posibilidad de que Alemania desarrollara una bomba atómica también preocupaba enormemente a los científicos de Estados Unidos, sobre todo a aquellos que habían huido de la Alemania nazi y de otros países fascistas. En julio de 1939, Leo Szilard y Albert Einstein habían escrito una carta en la que advertían al presidente de Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, de ese peligro. En respuesta, Roosevelt creó un Comité Asesor sobre el Uranio en octubre de 1939, presidido por Lyman Briggs, de la Oficina Nacional de Normas. La investigación se centró en la fisión lenta para la producción de energía, pero con un interés creciente por la separación de isótopos. El 12 de junio de 1940, Vannevar Bush, presidente de la Institución Carnegie de Washington, y Harry Hopkins, asesor clave del presidente, se presentaron ante este con una propuesta para crear un Comité de Investigación para la Defensa Nacional (NDRC) con el fin de coordinar la investigación relacionada con la defensa. El NDRC se creó oficialmente el 27 de junio de 1940, con Bush como presidente. Absorbió al Comité Asesor sobre el Uranio, que había ido más allá de su función original y ahora dirigía la investigación. Se convirtió en el Comité del Uranio de la NDRC.

Una de las primeras medidas de Bush como presidente de la NDRC fue organizar una reunión clandestina con el comodoro del aire George Pirie, el agregado aéreo británico en Washington, y el brigadier Charles Lindemann, el agregado del Ejército británico (y hermano de Frederick Lindemann), para debatir una oferta británica de intercambio completo de información técnica. Bush se mostró firmemente a favor de esta propuesta y, en su reunión del 8 de julio de 1940, ofreció consejos sobre cómo debía presentarse. La propuesta fue respaldada en una reunión del Gobierno celebrada el 11 de julio, y el 29 de julio se transmitió una aceptación oficial a Lord Lothian, el embajador británico en los Estados Unidos.
Entre la gran cantidad de información que la Misión Tizard, una misión científica enviada a Estados Unidos para promover el intercambio de ciencia y tecnología militares, llevó a América, se encontraban detalles sobre las deliberaciones y actividades del Comité MAUD. Parte de la información del Comité MAUD ya había sido transmitida a Estados Unidos por Ralph H. Fowler, el agregado científico británico en Canadá. Cockcroft, miembro de la Misión Tizard, aportó más datos. Cockcroft y Fowler se reunieron con el Comité del Uranio, pero el flujo de información fue, en gran medida, unidireccional. Cockcroft informó de que el proyecto estadounidense de la bomba atómica iba a la zaga del británico y no avanzaba con la misma rapidez. Entre los trabajos llevados a cabo en Estados Unidos se incluían las investigaciones de Szilard y Enrico Fermi en la Universidad de Columbia sobre la posibilidad de una reacción nuclear en cadena controlada; investigaciones preliminares sobre la separación de isótopos mediante procesos de centrifugación, difusión gaseosa y difusión térmica; y los esfuerzos por producir plutonio en el ciclotrón del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California.
Kenneth Bainbridge, de la Universidad de Harvard, asistió a una reunión del Comité MAUD el 9 de abril de 1941 y se sorprendió al descubrir que los británicos estaban convencidos de que una bomba atómica era técnicamente factible. El Comité del Uranio se reunió en Harvard el 5 de mayo, y Bainbridge presentó su informe. Bush encargó a un grupo dirigido por Arthur Compton, ganador del Premio Nobel de Física y director del Departamento de Física de la Universidad de Chicago, que investigara el asunto más a fondo. El informe de Compton, publicado el 17 de mayo de 1941, no abordaba en detalle el diseño ni la fabricación de una bomba. En su lugar, respaldaba un proyecto de posguerra centrado en la energía atómica para la generación de electricidad. El 28 de junio de 1941, Roosevelt creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), con Bush como director, bajo la responsabilidad directa del presidente. La nueva organización absorbió a la NDRC, presidida ahora por James B. Conant, el rector de la Universidad de Harvard. El Comité del Uranio pasó a ser la Sección del Uranio de la OSRD, pero pronto se le cambió el nombre por el de Sección S-1 por razones de seguridad. Gran Bretaña estaba en guerra, pero Estados Unidos no. Oliphant voló a Estados Unidos a finales de agosto de 1941, aparentemente para hablar del programa de radar, pero en realidad para averiguar por qué Estados Unidos estaba haciendo caso omiso de las conclusiones del Comité MAUD. Descubrió, para su consternación, que los informes y otros documentos enviados directamente a Briggs no se habían compartido con todos los miembros del comité; Briggs los había guardado bajo llave en una caja fuerte. Oliphant se reunió entonces con William D. Coolidge, que sustituía a Compton mientras este se encontraba en Sudamérica; Samuel K. Allison, un colega de Compton en la Universidad de Chicago; Ernest O. Lawrence, director del Laboratorio de Radiación; Fermi y Conant para explicarles la urgencia. En estas reuniones habló de una bomba atómica con contundencia y certeza. Allison recordó que, cuando Oliphant se reunió con la Sección S-1, «acudió a una reunión y dijo “bomba” sin lugar a dudas. Nos dijo que debíamos concentrar todos nuestros esfuerzos en la bomba y que no teníamos derecho a trabajar en centrales nucleares ni en nada que no fuera la bomba. La bomba costaría 25 millones de dólares, dijo, y Gran Bretaña no disponía ni del dinero ni de la mano de obra, por lo que dependía de nosotros».
Bush y Conant recibieron el informe MAUD definitivo de Thomson el 3 de octubre de 1941. Con este informe en la mano, Bush se reunió con Roosevelt y el vicepresidente Henry A. Wallace en la Casa Blanca el 9 de octubre de 1941, y consiguió el compromiso de ampliar y acelerar el proyecto estadounidense de la bomba atómica. Dos días después, Roosevelt envió una carta a Churchill en la que le proponía intercambiar opiniones «con el fin de que cualquier esfuerzo adicional pudiera coordinarse o incluso llevarse a cabo de forma conjunta».
Roosevelt consideró esta oferta de un proyecto conjunto lo suficientemente importante como para que Frederick L. Hovde, jefe de la misión de la NDRC en Londres, entregara la carta personalmente, pero Churchill no respondió hasta diciembre. Le aseguró a Roosevelt su disposición a colaborar y le informó de que Hovde había discutido el asunto con Sir John Anderson y Lord Cherwell, como se conocía ahora a Frederick Lindemann. El Comité MAUD había estudiado la cuestión de la colaboración con Estados Unidos y había llegado a la conclusión de que, si bien se podían establecer plantas piloto de separación de isótopos en el Reino Unido, las instalaciones de producción a gran escala tendrían que construirse en Estados Unidos. Los británicos expresaron su preocupación por la seguridad del proyecto estadounidense. Irónicamente, era el proyecto británico el que ya había sido infiltrado por espías atómicos. John Cairncross había entregado a la Unión Soviética una copia del informe del Comité MAUD. Aunque no se lo comunicaron a los estadounidenses, los británicos tenían otras preocupaciones sobre lo que podría suceder tras la guerra si los estadounidenses adoptaban el aislacionismo, como había ocurrido tras la Primera Guerra Mundial, y Gran Bretaña tenía que luchar sola contra la Unión Soviética. Por lo tanto, se perdió la oportunidad de llevar a cabo un proyecto conjunto. El intercambio de información entre británicos y estadounidenses continuó, pero sus programas siguieron siendo independientes.