تفاوت زبان های برنامه نویسی کلاسیک و کوانتومی به عناصر بنیادی برمیگردد که اساس کار سیستم های کلاسیک و کوانتومی هستند. در زبان های برنامه نویسی کلاسیک، کاربر عناصر بنیادی ۰ و ۱ را به صورت خطی به کار می‌برد و در نتیجه پردازش دیتاهای ورودی، اطلاعات خروجی ظاهر می‌شوند. در کامپیوتر کوانتومی عنصر بنیادی کیوبیت می‌باشد که در نتیجه پردازش روی کیوبیت‌ها اطلاعات خروجی را می‌توان دریافت کرد. علاوه بر این زبان برنامه نویسی کوانتومی قادر به درک الگوریتم ها و قوانین کوانتوم مانند برهم نهی و درهم تنیدگی می‌باشد که این موضوع به صورت پیش‌فرض در زبان های برنامه نویسی معمولی وجود ندارد. در زیر تصویر چند زبان برنامه نویسی که برای توسعه سیستم های کوانتومی استفاده می‌شوند را مشاهده می‌کنید.
در سال ۱۹۸۰ فیزیکدانی به نام پل بنیف (Paul Benioff) مدل مکانیک کوانتومی ماشین تورینگ را پیشنهاد داد. مدتی بعد در سال ۱۹۸۶ ریچارد فاینمن (Richard Feynman) و یوری مانین (Yuri Manin) کامپیوتر کوانتومی را پیشنهاد دادند که توانایی حل مسائلی را داشت که کامپیوتر های کلاسیک نمی‌توانستند آن را حل کنند. روند توسعه و ساخت کامپیوتر کوانتومی به صورت تدریجی ادامه یافت تا اینکه در سال‌های اخیر شاهد ساخت نمونه‌هایی از کامپیوتر کوانتومی توسط شرکت های بزرگ همچون Google و IBM هستیم که در ادامه آنها را معرفی می‌کنیم.
گوگل اخیرا پردازنده Sycamore را در سال ۲۰۱۹ معرفی کرده است که ۵۳ کیوبیت دارد و توانسته است یک تسک را در مدت ۲۰۰ ثانیه انجام دهد، نکته جالب این موضوع این است که گوگل ادعا کرده است که انجام این تسک توسط ابر کامپیوترها ۱۰۰۰۰ سال زمان می‌برد. لازم به ذکر است که گوگل بودجه‌ی زیادی را صرف توسعه و ارتقا این پردازنده اختصاص داده است و همچنان در حال بهبود بخشیدن به عملکرد این کامپیوتر کوانتومی است. در تصویر پایین عکس این پردازنده را مشاهده می‌کنید.
شرکت IBM یا (International Business Machines Corp) اخیرا اعلام کرده است که قدرتمند ترین کامپیوتر کوانتومی خود به نام Osprey را که یک کامپیوتر ۴۳۳ کیوبیتی است را راه اندازی کرده است. نکته حائز اهمیت این است که این ماشین دارای کیوبیت‌هایی معادل با سه برابر ماشین کوانتومی قبلی این شرکت یعنی Eagle می‌باشد.
شرکت D-Wave در سال ۲۰۱۵ کامپیوتر کوانتومی خود به نام D-Wave's 2X با بیش از ۱۰۰۰ کیوبیت در مرکز تحقیقاتی هوش مصنوعی ناسا راه اندازی کرد. این شرکت توانست در سال ۲۰۲۰ با ادغام چند کامپیوتر کوانتومی یک سیستم ۵۰۰۰ کیوبیتی را بسازد.
به دلیل وجود پتانسیل‌های بالا رایانه‌های کوانتومی می‌توان از آنها در مسائل روز دنیا استفاده کرد تا با افزایش سرعت حل، به پاسخ مسائلی که تا کنون برای بشر پنهان بوده دست پیدا کرد. در ادامه به دو مورد از آنها می‌پردازیم.
یکی از مهم ترین کاربرد های سیستم های کوانتومی، مربوط به مسائل رمزنگاری می‌شود. با استفاده از سیستم های کوانتومی می‌توان به سیستم های رمزنگاری شده حمله کرد که هم اکنون این کار به وسیله کامپیوترهای معمولی یا ابر کامپیوترها انجام می‌شود. از کامپیوترها در فرایند یافتن عوامل اول اعداد که بنای رمزنگاری می‌باشد استفاده می‌کنند. هرچه ارقام اعداد بزرگتر شود زمان و سختی پیدا کردن عوامل اول یک عدد افزایش پیدا می‌کند، به عنوان مثال فرض کنید حاصل ضرب دو عدد اول یک عدد ۳۰۰ رقمی شود که یافتن عوامل اول این عدد کاری بسیار زمان‌بر است ولی از آنجایی که سیستم های کوانتومی قدرت بسیار زیادی در مقایسه با ابرکامپیوترها دارند، می‌توانند این مسائل را در مدت زمان کمتر و با صرف هزینه کمتری حل کنند.
رایانه های کوانتومی قادر هستند خروجی‌هایی را تولید کنند که کامپیوتر های کلاسیک از تولید آنها عاجز هستند، از طرفی محاسبات کوانتومی اساسا بر مبنای جبر خطی می‌باشد. این موضوع نقطه مشترک یادگیری ماشین و مکانیک کوانتوم می‌باشد، به دلیل اینکه یادگیری ماشین نیز بر پایه جبر خطی بنا نهاده شده و دانشمندان امیدوارند بتوانند از روش‌هایی که در ساخت کامپیوتر کوانتومی به کار گرفته شده برای افزایش سرعت و عملکرد الگوریتم های یادگیری ماشین و شبکه عصبی استفاده کنند و بتوانند مسائل با پیچیدگی‌های بالا را راحت تر مدل سازی کنند.
