Ein „Quantencomputer“, oder genauer ein „Quantenprozessor“, arbeitet im Unterschied zum klassischen Computer nicht auf Basis der Gesetze der klassischen Physik, sondern auf der Basis quantenmechanischer Zustände, den „Quanten-Bits“ oder kurz „Qubits“. Wie ein Bit in einem klassischen Computer kann ein Qubit entweder im Zustand [1] oder [0] sein – aber auch gleichzeitig im Zustand [1] und [0] sein oder auch in theoretisch unendlich vielen Zuständen dazwischen. Man kann sich das am besten mit einer Münze klar machen: Soll sie ein klassisches Bit darstellen, kann man sie entweder mit Kopf oder Zahl nach oben legen, das wäre eine [0] oder eine [1]. Ein Qubit wäre dagegen eine in die Luft geworfene Münze, die sich schnell um sich selbst dreht. Bei ihr kann man nicht sagen, ob Kopf oder Zahl oben ist, sie ist in beiden Zuständen gleichzeitig.
Unter Ausnutzung quantenmechanischer Effekte können bestimmte Probleme der Informatik, z.B. die Suche in extrem großen Datenbanken und die Faktorisierung großer Zahlen, weitaus effizienter gelöst werden als mit klassischen Computern. Der Leistungsunterschied zwischen einem Quantencomputer und einem normalen Heim-PC ist bildlich gesprochen etwa so groß wie der zwischen einem Überschall-Jet und einem Zeppelin.
Quantencomputer sollen Probleme lösen, an denen selbst die größten Supercomputer bislang scheitern. Zum Beispiel wollen Forscher mit diesen Computern die Wechselwirkungen von Molekülen oder ihre möglichen Zustände simulieren, was zu Durchbrüchen in der Entwicklung von Medikamenten führen könnte. Auch Anwendungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz und die Verarbeitung von Big Data könnten mit Quantencomputern einen gewaltigen Sprung nach vorne machen. Krankheiten oder das Wetter könnten langfristig vorhergesagt werden.