وحدة المعالجة الكمية هي الجزء الذي يحتوي الكيوبتات وينفذ البوابات والقياسات في الحاسوب الكمي. تختلف بنيتها بحسب التقنية، فقد تعتمد على دوائر فائقة التوصيل أو أيونات محصورة أو ذرات أو فوتونات. وتعمل عادة ضمن منظومة تضم إلكترونيات تحكم وحواسيب تقليدية لإعداد التجارب وقراءة النتائج. البصريات الكمية فرع من الفيزياء يطبق مبادئ ميكانيكا الكم على الضوء وتفاعله مع المادة. يدرس الفوتونات والحالات المترابطة والتشابك والضغط الكمي والقياس، وأسهم في تطوير تقنيات مثل الاتصالات الكمية والاستشعار الدقيق ومصادر الفوتون الواحد والحوسبة الكمية الضوئية. ثلاجة التخفيف جهاز تبريد يستخدم في كثير من الحواسيب الكمية ذات الكيوبتات فائقة التوصيل للوصول إلى درجات قريبة جدًا من الصفر المطلق. يقلل هذا التبريد الطاقة الحرارية التي قد تشوش الحالات الكمية، ويتيح عمل الدوائر فائقة التوصيل، مع بقاء الحاجة إلى عزل ومرشحات وتحكم دقيق. الحاسوب الكمي جهاز حاسوبي يعالج المعلومات باستخدام ظواهر ميكانيكا الكم بدل الاعتماد على البتات التقليدية وحدها. يستعمل الكيوبتات والبوابات الكمية والتداخل والتشابك لتنفيذ خوارزميات معينة، وقد يمنح تفوقًا كبيرًا في مسائل محددة، لكنه لا يكون أسرع من الحاسوب التقليدي في كل المهام. التداخل الكمي ظاهرة تستغلها الخوارزميات الكمية للتحكم في سعات الاحتمال المرتبطة بالنتائج الممكنة. يمكن تصميم سلسلة من البوابات بحيث تتعزز بعض السعات بتداخل بنّاء وتضعف أخرى بتداخل هدّام، فتزداد فرصة قياس نتيجة مفيدة من دون أن يعني ذلك فحص كل الحلول مباشرة.