Trong khi máy tính kỹ thuật số đòi hỏi dữ liệu phải được mã hóa thành các chữ số nhị phân (bit), mà mỗi số được gán cho một trong hai trạng thái nhất định (0 hoặc 1), tính toán lượng tử sử dụng các qubit (bit lượng tử) mà chúng có thể ở trong trạng thái chồng chập lượng tử.
Mục tiêu của nghiên cứu điện toán lượng tử là khám phá một phương tiện thực hiện các hướng dẫn sóng dài. Phương tiện này sẽ khai thác một hiện tượng quan sát của cơ học lượng tử mà khi viết ra giấy dường như nó không có ý nghĩa.
Nếu mục tiêu này đạt được – những ý tưởng của các nhà vật lý sẽ biến thành thực tế và các vấn đề toán học ngay các siêu máy tính không thể xử lý sẽ được giải quyết ngay lập tức. Các mô hình biến đổi khí hậu, ước lượng khả năng của các hành tinh kiểu Trái Đất trong thiên hà quan sát, các mô hình khả năng phá hủy các tế bào ung thư - những vấn đề khó khăn và thách thức nhất mà chúng ta phải đối mặt ngày nay có thể mang lại kết quả bất ngờ trong vòng không quá một giờ sau khởi chạy chương trình.
Các kết quả này có thể mang lại một giải pháp hoàn chỉnh nhưng chúng là những giải pháp khả thi nhất mà những siêu máy tính ngày nay không thể đạt được.
Nếu đã từng lập trình một macro Excel, bạn có thể gặp phải những điều sau đây: Bạn thêm hàng dòng vào cuối trang tính mà các cột chứa công thức dài. Mỗi lần tính lại công thức, sẽ rất mất thời gian. Điều này càng rõ hơn nếu máy tính chậm: Khi số dòng tăng lên đồng nghĩa thời gian xử lý macro cũng tăng theo.
Nếu từng lập trình cho một siêu máy tính, bạn có thể chứng kiến hiện tượng tương tự. Quy mô có thể khác nhau, nhưng hệ quả là như nhau. Và nếu bạn đọc nhật ký của siêu máy tính, bạn có thể quan sát hiện tượng này. Có một điểm mà mọi thuật toán, dù đơn giản như thế nào, cũng không thể chạy được vì dữ liệu đầu vào bị quá tải.
