简单来说，普通计算机的计算过程采用的是二进制，而量子态允许将更复杂的信息编码成一位数。
以上是IBM新量子计算原型机的图解，必须冷却到接近零度的绝对温度才能正常工作。
具体来说，量子计算机的主要组成部分是一个“量子比特”，也就是说，一个量子物体，所以它可以处于无数种状态。任何具有量子属性的东西，比如电子或者光子，都可以作为量子比特，只要计算机能够对其进行隔离和控制。
一旦在计算机内部形成，每个量子位都连接到一个可以向其传输电磁能量的机制。为了运行特定的程序，计算机会使用精确的脚本序列，比如微波传输，在一定频率和一定时间内调整量子位。这些脉冲相当于量子程序的“指令”，每一条指令都会导致量子比特不可测量的状态以特定的方式发生变化。
此外，这些脉冲操作不仅可以在一个量子位上进行，还可以在系统中的所有量子位上进行。通常，每个量子位或一组量子位接收不同的脉冲“指令”。
一旦程序完成，也就是几千甚至几百万个脉冲完成时，就需要重新测量量子位，以揭示计算的最终结果，从而导致每个量子位变成0或1。这就是量子力学中著名的“波函数坍缩”现象。
需要注意的是，量子计算机需要额外的量子比特作为备份。如果一个量子位计算失败，系统需要将其与备份进行比较，从而将错误的量子位恢复到正确的状态。
这种纠错也发生在普通电脑上。但是量子系统中所需的备份数量要大得多。工程师估计，对于一台可靠的量子计算机，使用的每个量子比特可能需要1000个或更多的备份。因为很多高级算法需要几千个量子比特才能启动，所以使用量子机器(包括纠错相关的)需要的量子比特总数可能达到几百万。
总之，量子计算领域有很多未知因素。利用传统的计算机技术，摩尔定律确保晶体管的数量每两年左右翻一番。但是对于量子机器相关的复杂电子学，目前还没有类似的预测。正因如此，许多工程师预测，未来人类仍将局限于量子位相对较少(可能只有几百个)的机器。因此，他们也在集中精力研究适用于中等规模量子系统的算法，这些系统预计将在不久的将来问世。
