Un ordinateur quantique doit posséder un processeur quantique qui est la base même de tous les calculs . Par opposition aux bits classiques, les processeurs quantiques utilisent des qubits.

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C'est l'état quantique qui représente la plus petite unité de sotckage d'informations quantiques, il se compose d'une superposition de deux états de base.

Autrement dit, un bit peut être soit un 1 ou soit un 0. Le qubit peut lui être un 0, un 1 ou bien un superposition des deux.

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Au lieu de stocker de facon unitaire, le qubit stocke en superposant ce qui fait son extrême puissance.

Un processeur quantique se compose d'une puce en arséniure de gallium, au centre de laquelle se trouve un cœur de cadmium.  Ce dernier est bombardé par plusieurs faisceaux laser, libère des ions qu'un champ magnétique dirige vers un piège à ions autrement dit une cavité dans laquelle seront triés les ions. Un ion représente un 1 si son électron est en trajectoire descendante autour du noyau et un zéro s'il est en trajectoire montante.

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La puissance de calcul d'un processeur quantique serait doublée à chaque fois que l'on ajouterait un qubit. Chaque qubit n'ajoute pas un état superposable mais double le nombre d'états. La grande force de ces processeurs est qu'au lieu d'effectuer les calculs les uns après les autres comme un simple processeur, il les réalise tous en même temps.