Звичайні комп’ютери виконують обчислення з використанням нулів та одиниць. Квантові комп’ютери – тільки з ймовірністю нулів та одиниць. Саме тому вони здатні паралельно обробляти величезні обсяги даних. Два квантово-механічних явища, які дозволяють робити це, називаються суперпозиція і заплутаність.

СУПЕРПОЗИЦІЯ
Іон (кубіт) може одночасно приймати певні процентні частки двох значень «0» і «1» – наприклад, 30% і 70%. При зчитуванні результату в цьому випадку кубіт з 70-відсотковою ймовірністю має значення «1». Перевага: квантові комп’ютери представляють одночасно кілька бінарних значень, хоча лише з відомою ймовірністю.

ЗАПЛУТАНІСТЬ
Кілька кубітів можна ніби «закрити» в загальному для всіх стані. У прикладі з трьома кубітами можливе будь-яке поєднання всіх можливих комбінацій від «000» до «111», яке також представляється лише з відомою ймовірністю. Таким чином, як правило, не може бути чистого стану «100» – воно має тільки більш високу ймовірність, ніж всі інші. Перевага: N кубітів можуть одночасно обробляти 2 в N-ній степені значень, отже, при 10 кубітах їх буде вже 1024.

УПРАВЛІННЯ
Щоб викликати квантові явища суперпозиції і заплутаності та утримувати їх якомога довше, систему необхідно захистити від зовнішніх впливів. Для обчислень іон (кубіт) управляється за допомогою направленого лазерного імпульсу, який змінює стан всіх заплутаних кубітів.