Komputery kwantowe wykorzystują kilka kluczowych koncepcji i zasad mechaniki kwantowej:

Komputery kwantowe to nowa generacja komputerów, które wykorzystują zasady mechaniki kwantowej do obliczeń. Wykorzystują one zjawiska takie jak superpozycja i splątanie, aby wykonywać obliczenia szybciej i bardziej precyzyjnie niż tradycyjne komputery ¹. W komputerach kwantowych dane są reprezentowane przez aktualny stan kwantowy układu, a ich ewolucja odpowiada procesowi obliczeniowemu ¹. Algorytmy kwantowe wykorzystują do rozwiązywania problemów obliczeniowych podstawową kwantową jednostkę informacji o nazwie kubit. Różnica między klasycznymi, “komputerowymi” bitami polega na tym, że oprócz wartości 0 lub 1 posiadają pełny zakres stanów pośrednich. Kubit staje się układem zdolnym do przechowywania oraz przenoszenia znacznie większej liczby informacji niż bit, dzięki czemu jego wydajność jest wielokrotnie wyższa ¹. Rejestr kwantowy to np. zespół atomów, z których każdy realizuje jeden z kubitów. Każdy ciąg zer i jedynek, o długości równej rozmiarom rejestru, daje się zapisać w kubitach tego układu. Rejestr kwantowy, jako złożony z kubitów, może być w stanie będącym dowolną superpozycją wielu ciągów zero-jedynkowych. Jeśli w takim rejestrze kwantowym zapisana by została jakaś duża baza danych, wykonanie pewnej operacji na kubitach tego rejestru byłoby równoznaczne z wykonaniem tej operacji na wszystkich danych naraz ¹. Algorytmy wykonywane przez komputer kwantowy są algorytmami probabilistycznymi. Oznacza to, że uruchamiając ten sam program na komputerze kwantowym dwukrotnie, można by było otrzymać zupełnie różne wyniki ze względu na losowość procesu kwantowego pomiaru ¹.