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    Le principe de fonctionnement des ordinateurs quantiques :

    Le fonctionnement des calculateurs quantiques est déterministe alors que la mécanique quantique est
    avant tout connue pour son aspect probabiliste.

    Un circuit de calcul, ou une position de mémoire, quantique pourrait être implémenté à partir de toute
    particule pouvant avoir deux états à la fois excité et non excité au même moment. Ils peuvent être
    obtenus à partir de photons présents à deux endroits simultanément, ou à partir de protons et de
    neutrons ayant un spin positif, négatif ou considérés avoir les deux en même temps tant qu’ils ne sont
    pas observés.

    Ce "brouillard de valeurs" ne prend un sens que si l'on peut établir un calcul le faisant converger vers un
    état déterministe (par exemple "Oui ou non, le 365e chiffre de la clé peut-il être un 9 ?")

    Le qubit :

    La mémoire d’un ordinateur classique est faite de bits. Chaque bit porte soit un 1 soit un 0. La machine
    calcule en manipulant ces bits. Un circuit de calcul quantique travaille sur un jeu de qubits. Un qubit peut
    porter soit un un, soit un zéro, soit une superposition d’un un et d’un zéro (ou, plus exactement, il porte
    une distribution de phase, angle qui pour 0° lui fait prendre la valeur 1, pour 90° la valeur 0, et entre les
    deux la superposition d’états dans les proportions du sin2 et du cos2 de la phase). L’ordinateur quantique
    calcule en manipulant ces distributions. On n’a donc pas deux états en tout mais en théorie une infinité.

    Toutefois, cette infinité n'est utilisable qu'en fonction d'une part de la précision de la mesure et d'autre
    part de son taux d'erreurs, ce qui a conduit IBM a ramener le nombre brut de qubits à ce qui en est
    utilisable avec précision, nommée le volume quantique110.

    L’état de plusieurs qubits réunis n’est pas seulement une combinaison des états respectifs des qubits. En
    effet, si un qubit est dans une quelconque superposition d’états. Il s’agit cette fois d’employer la
    superposition des quatre états pour le calcul. C’est pourquoi la puissance de calcul théorique d’un
    calculateur quantique double à chaque fois qu’on lui adjoint un qubit. Avec dix qubits, on a 1024 états
    superposables, et avec n qubits, 2^{n}.

    Un ordinateur classique ayant trois bits de mémoire peut stocker uniquement trois chiffres binaires. À un
    moment donné, il pourrait contenir les bits « 101 » ou une autre combinaison des huit possibles (23). Un
    circuit de calcul quantique ayant trois qubits peut en fait stocker seize valeurs, assemblées deux par deux
    pour former huit nombres complexes (combinaison linéaire complexe de huit états). Il pourrait contenir
    ceci :

    (0,37+i0,04)•|000}+(0,11+i0,18)•|001}+(0,09+i0,31)•|010}+(0,30+i0,30)•|011}+(0,35+i0,43)•|
    100}+(0,40+i0,01)•|101}+(0,09+i0,12)•|110}+(0,15+i0,16)•|111}

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