Принцип работы квантовых компьютеров при выполнении логических операций заключается в использовании кубитов для обработки данных. 14 В отличие от битов классического компьютера, принимающих лишь два возможных значения: «0» и «1», кубиты могут принимать бесконечное множество значений, а также находиться в суперпозиции, то есть одновременно находиться в двух или более состояниях. 14

Квантовая интегральная схема позволяет проводить операции над всеми возможными состояниями системы одновременно, существенно увеличивая скорость проведения операций. 1 Это позволяет квантовым компьютерам решать задачи, связанные с выбором одного решения из множества, гораздо более эффективно, чем это делают классические компьютеры. 1

Элементарным шагом при квантовых вычислениях является унитарная операция над суперпозицией состояний системы из двухуровневых квантовых элементов (кубитов), при этом в квантовых компьютерах выполняется параллельная обработка сразу всех булевых состояний. 5