Quantencomputer funktionieren nicht nach dem digitalen 0/1-Schema herkömmlicher Computer, sondern machen sich Quanteneffekte zunutze, die jenseits der atomaren Strukturen eine Rolle spielen. Statt nur die Zustände „0“ und „1“ abzubilden und in Gruppen (Bytes) dann auch andere Zeichen darzustellen und mit ihnen rechnen zu können, gibt es bei Quantencomputern sogenannte „Qubits“. Sie können auf der Basis quantenmechanischer Zustände beliebige Werte zwischen 0 und 1 annehmen.

Weil Quantenrechner mit Elementarteilchen wie Elektronen oder Photonen als Informationseinheit arbeiten, können sie Informationen um ein Vielfaches schneller verarbeiten und komplexe Probleme besser bewältigen als klassische digitale Computer. Noch aber gibt es Schwierigkeiten mit der Stabilität dieser Rechner. Auch das Auslesen der Zustände ist fehlerträchtig. Obendrein ist der Aufbau hochkomplex und die Gerätschaften müssen teilweise auf etwa 200 Grad unter Null heruntergekühlt werden.

Prädestiniert sind Quantencomputer damit aber für Aufgaben, die viele Rechenoperationen mit sich bringen, wie Optimierungen und Simulationen. Noch stecken die Algorithmen hierfür in den Kinderschuhen, aber schon ist absehbar, wo sich erste Fortschritte abzeichnen: im Design von Molekülen etwa für Medikamente, bei maschinellem Lernen etwa für künstliche Intelligenz (KI), bei der Berechnung von Klimamodellen, in der Mustererkennung von Finanzdaten für die Risikobewertung. Aber eben auch: für das Knacken von Verschlüsselungen, wo oftmals pure Rechenkraft entscheidend ist.