مبانی ماشین‌های کوانتومی (با رویکرد اسپین حالت جامد)

یکی از اصول موضوعه‌ی اصلیِ مکانیک کوانتومی این است که ویژگی‌های ذره‌های زیر اتمی، تا زمانی که اندازه‌گیری انجام نشود، معین نخواهد بود، و نمی‌توان درباره­ی نتیجه‌ی اندازه‌گیری از پیش مطمئن شد، در نتیجه، تنها می‌توانیم از توزیعی احتمالی حرف بزنیم. قبل از اندازه‌گیری، ذره‌ها در حالت برهم نهی هستند. بلافاصله پس از اندازه‌گیری، ویژگی‌های مورد نظر ما از ذره معین خواهد شد و در توصیفی کلاسیکی از سیستم خواهیم بود. ویژگی دیگرِ مکانیک کوانتومی، درهم‌تنیدگی است. درهم‌تنیدگی به معنای ارتباط میان ویژگی‌هایی مانند اسپین (جهت­گیری مغناطیسی) در دو ذره‌ی متمایز است. اندازه‌گیری بر روی یکی از ذره‌ها، هرچقدر هم که از نظر فضایی فاصله داشته باشند، روی دیگری تاثیر خواهد گذاشت و حالت ذره‌ی دیگر نیز معین خواهد شد. این ویژگی مختص به مکانیک کوانتومی میان اطلاعات منحصر به فرد دو ذره ارتباط برقرار می‌کند. تفاوت اساسی رایانه‌ای کوانتومی با متناظر کلاسیکش در واحدهای پردازش کیوبیت است.