الكيوبتات فائقة التوصيل دوائر كهربائية مجهرية تُبرد إلى درجات شديدة الانخفاض فتظهر فيها حالات كمومية يمكن استخدامها لتخزين المعلومات ومعالجتها. تُضبط هذه الكيوبتات غالبًا بنبضات ميكروويف دقيقة، وتحتاج إلى عزل قوي من الحرارة والضوضاء لأن اضطراب البيئة يفسد حالتها سريعًا. الدائرة الكمية نموذج لتنظيم عملية حسابية على الكيوبتات باستخدام سلسلة من البوابات والقياسات. تغيّر البوابات الكمية الحالة بطريقة مضبوطة وقابلة للعكس في معظم خطوات الحساب، ثم تُقاس بعض الكيوبتات لاستخراج نتائج تقليدية. ويشبه المخطط تسلسل التعليمات، لكنه يخضع لقواعد ميكانيكا الكم. 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. 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.