Um den Zustand oder „Wert“ eines QuBits darzustellen, wird oft die sogenannte Bloch-Kugel verwendet. Wenn man sich also vorstellt, dass ein normaler Computer auf dieser Kugel nur „gerade nach unten = 1“ oder „gerade nach oben = 0“ verwenden kann, benutzt ein Quantencomputer alle möglichen Richtungen und Mischzustände dazwischen. In unserem Quantenlabyrinth vereinfachen wir diese Bloch-Kugel mit einer zweidimensionalen Darstellung.

Bloch-Kugel eines normalen Computers

Zwei Kreise mit Text "Computer". Linker Kreis mit Pfeil nach oben, 0; Rechter Kreis mit Pfeil nach unten, 1.
Bloch-Kugel eines Quantencomputers

  Kreis mit Text "Quantencomputer". 0=82% links und 1=18% rechts neben Kreis. Pfeil schräg nach oben im Kreis.

Ein QuBit alleine macht einen Quantencomputer jedoch nicht besonders. Denn erst wenn viele QuBits miteinander verschränkt werden, können sie um ein vielfaches leistungsfähiger sein als ein klassischer Computer. Diese Eigenschaft nennen Wissenschaftler*innen die Quantenüberlegenheit. Sie beschreibt die Fähigkeit von Quantencomputern, bestimmte Aufgaben in akzeptabler Zeit lösen zu können, für die ein herkömmlicher Computer mehrere tausend Jahre benötigen würde.

Quantengatter benutzen die Spin-Eigenschaften der QuBits (Pfeilrichtung in der Bloch-Kugel), um damit Rechenoperationen durchzuführen. Um die „Werte“ der QuBits zu verändern, benutzt ein Quantencomputer allerhand Quantengatter und Algorithmen. So gibt es zum Beispiel Gatter, welche die QuBits rotieren oder spiegeln.