Квантовый компьютер использует привычную вычислительным машинам двоичную систему счисления, «внутри» у него тоже только нули и единицы. Однако термин «кубит» (q-bit, «бит» квантового компьютера) принципиально отличен от бита: про состояние кубита в каждый момент времени нельзя сказать, что у него внутри — ноль или единица. Чтобы выяснить это, надо «снять» данные — открыть коробку с котом Шрёдингера и понять, жив кубит («1») или мертв («0»).

Аналогию «кубит как кот Шрёдингера» можно (и нужно) заменить несколько более сложной (хотя тоже примитивной) аналогией «кубит как электронное облако», то есть сфера, в каждой точке которой в определённый момент времени может находиться размазанный по орбите электрон. Эту сферу мысленно разрезаем (как пилой, пополам), чтобы «выловить» электрон в одной из двух получившихся полусфер. Практический смысл для конструктора квантового компьютера: если электрон в одной полусфере, значит, кубит на момент снятия информации находится в состоянии «1», если в другой — «0». До этого кубит находится в так называемой суперпозиции: оба его возможных состояния смешаны (однако сумма вероятностей состояний всегда равна 1). Едва измерение состояния кубита произошло — всё кончено, как в детской игре «Замри!» Информация о предыдущей «жизни» кубита разрушается, как коробка, в которой сидел кот.

Квантовые вычисления обеспечиваются возможностью зафиксировать взаимосвязь регистра (совокупности) кубитов, находящихся в суперпозиции. Кубиты регистра можно ввести в так называемое «запутанное», или «спутанное» (общее, единое) состояние, когда измерение одного кубита фиксирует не только его состояние ( «0» или «1»), но и состояние других кубитов – запутанность кубитов в одном регистре хранит несопоставимо более богатый набор возможностей для вычислений. Если N кубитов в регистре запутаны, тогда одной операцией квантовый компьютер может сразу, одновременно, обработать 2 в степени N бит данных.

Это даёт, во-первых, грандиозный рост размерности обрабатываемых данных: при N=50 регистр запутанных кубитов эквивалентен по объёму хранимых данных 10 в 18-й степени бит. Во-вторых, становятся доступны некоторые задачи, недостижимые для классических компьютеров и имеющие важнейшее прикладное значение (например, преодоление криптозащиты).

Конструкторы кубитов для их практического воплощения пытаются применить решения, основанные на различных физических принципах. Топологические кубиты – одно из таких решений.

Заметим попутно, что функция квантовых коммуникаций (технологически они самостоятельны по отношению к квантовым вычислениям, это совсем другая предметная область) состоит в обеспечении абсолютно защищённых коммуникаций. В отличие от квантовых вычислений, технологии квантовых коммуникаций уже готовы к практическому применению.