Günümüzdeki bilgisayar teknolojisinde, gün geçtikçe daha hızlı ve daha etkin hesaplamaya yönelik önemli adımlar gözlenmektedir. Bilgisayarlar, başlangıçta mekanik bir yapıya sahip iken zaman içerisinde elektronikte toplu (entegre) devreler, bilgisayarların yeni yapı taşlarını oluşturdular ve önceki bilgisayar teknolojisinde kullanılan rölelerin, vakum tüplerinin ve transistörlerin yerini aldılar. Yani, bilgisayar devrelerindeki eleman sayısı arttıkça, kullanılan elektronik elemanların boyutları küçülmüştür. Bugün için bilgisayarların toplu işlemcilerinde, 42 milyon adet transistör bulunmaktadır. Bu sayı, her yıl ikiye katlanarak artmaktadır. Gelecekte mikroelektronik elemanların birkaç atomdan oluşan modelleri karşımıza
çıkabilecektir.
Alışılmış (klasik) bilgisayarların işlem gücünün artmasına karşın, çözemeyeceğimiz bazı problemler bulunmaktadır. Daha etkin ve hızlı hesaplama için kuantum kuramlarının geçerli olduğu algoritmalara (akış çizelgelerine) göre çalışan yeni kuantum bilgisayarları için yorucu ama heyecan verici çalışmalar yapılmaktadır. Kuantum kuramlarından yararlanarak algoritmalar oluşturma kavramı, 1980 li yıllarda başlamıştır. Paul Benioff, kuantum bilgisayarı için bir mantık geçidi tasarladı. 1982 de kuantum fiziksel bir sistemin bilgisayar benzetişiminin, klasik bilgisayarlarda klasik olasılık yöntemler kullanılarak etkili bir biçimde yapılamayacağı, ancak kuantum bilgisayarlarıyla bunun mümkün olacağı, Feynman tarafından önerildi. 1994 yılında ise Peter Shor, kuantum bilgisayarları için bir algoritma geliştirdi. Böylece, yüzlerce haneden oluşan sayıları çok kısa sürede çarpanlara ayırmak için algoritma araştırmaları arttı ve bir ya da birkaç mantık geçidinden oluşan kuantum bilgisayarları ortaya çıkmaya başladı.
Bilgisayarlarda saklanabilecek en küçük veri parçası “binary digit”in kısaltılmışıolan “bit”dir. Bir bit, sıfır ‘0’ ve bir ‘1’ olmak üzere iki değer alabilir. Klasik bilgisayarlarda bilgi bir bitler sicimi gibi kodlanır. Kuantum dünyasına baktığımız zaman, Werner Heisenberg’in ortaya koyduğu “belirsizlik ilkesi” ile karşılaşırız. Bu ilkeye göre; bir parçacığın durumu,hiçbir zaman kesin bir değerle belirlenemez. Konumundaki belirsizlik ile, hızındaki belirsizliğin çarpımı her zaman sıfırdan farklı olmak zorundadır. Parçacığın hızını belirlemek için yapılan gözlem, parçacığın konumunu değiştirir. Örneğin bir protonun çevresinde dolaşan elektronun belli bir anda nerede bulunduğunu belirlemek mümkün değildir.
Erwin Shrödinger, parçacıkların konumunun tek bir değer yerine tüm değişkenlerin olası durumlarını kapsayan bir dalga fonksiyonu ile açıklanabileceğini kanıtladı. Kuantum mekaniğinin birinci postülasyona göre, bir fiziksel sistemin belirli bir t anındaki durumu, Ψ (r ,t) dalga fonksiyonu ile belirlenir. Schrödinger denkleminin çözümleri, dalgaların üst üste binme (süperpozisyon) özelliğine sahip olurlar. ψ1 ve ψ2 lineer ve homojen bir diferansiyel denklemin çözümleri ise, ψ1 +ψ2 çizgisel
birleşimi de, aynı denklemin çözümüdür.
Kuantum hesaplamada kullanılan temel bilgi değerleri, genel anlamda iki duruma sahip kuantum sisteminin bu durumlarının toplamı biçiminde ifade edilir. Bir proton ve bir elektrondan oluşan kuantum sisteminin, taban durum ve uyarılmış durum gibi iki farklı durumu mantıksal açıdan 0 ve 1 olarak etiketlenip kullanılabilir. Bu noktada böyle bir sistemin bilgisini taşıyan “kuantum bit” yani “kübit (qubit)” kavramı karşımıza çıkar.