Informasi kuantum
Pemrosesan informasi kuantum

Keadaan dari suatu qubit memuat semua informasi dari qubit tersebut. Keadaan ini sering diungkapkan sebagai suatu vektor pada bola Bloch. Keadaan ini dapat diubah dengan menerapkan transformasi linear atau gerbang-gerbang kuantum terhadap keadaan tersebut. Transformasi uniter ini dapat digambarkan sebagai tranformasi rotasi di bola Bloch. Jika gerbang klasik bersesuaian dengan operasi-operasi logika Boolean, maka gerbang-gerbang kuantum adalah operator-operator uniter secara fisik.
Karena sifat volatilitas dari sistem kuantum dan sifat ketidakmungkinan menyalin keadaan-keadaan kuantum, menyimpan informasi kuantum jauh lebih sulit daripada menyimpan informasi klasik. Namun demikian, dengan penggunaan koreksi ralat kuantum, informasi kuantum secara prinsip, masih dapat disimpan dengan tingkat toleransi yang masih bisa diterima. Keberadaan dari kode-kode koreksi ralat kuantum ini juga menyimpulkan pada kemungkinan munculnya toleransi kesalahan komputasi kuantum.
Bit-bit klasik dapat dikodekan ke dalam konfigurasi qubit-qubit dan kemudian diambil dari konfigurasi qubit-qubit tersebut, melalui penggunaan gerbang-gerbang kuantum. Dengan sendirinya, suatu qubit tunggal dapat membawa tidak lebih dari satu bit informasi klasik yang dapat diakses yang berupa informasi pembentukan keadaan-keadaan kuantum. Gagasan ini tidak lain adalah teorema Holevo. Namun, dalam pengkodean superdensitas suatu pengirim, dengan menggunakan salah satu dari dua qubit yang saling terkait, dapat menyampaikan dua bit informasi yang dapat diakses tentang paduan keadaan dua qubit tersebut ke penerima.
Informasi kuantum dapat dipindahkan secara aproksimasi, di dalam saluran kuantum, yang beranalogi dengan konsep saluran komunikasi klasik. Pesan kuantum memiliki ukuran terbatas, yang diukur dalam satuan qubit. Demikian juga, saluran kuantum memiliki kapasitas saluran yang terbatas, yang diukur dalam satuan qubit per detik.
Informasi kuantum, dan perubahan informasi kuantum, dapat diukur secara kuantitatif dengan menggunakan teknik yang serupa dengan entropi Shannon, yang disebut entropi von Neumann.
Dalam beberapa kasus, algoritma-algoritma kuantum dapat digunakan untuk melakukan perhitungan-perhitungan lebih cepat daripada semua algoritma klasik yang telah diketahui. Contoh paling terkenal dalam hal ini adalah algoritma Shor yang dapat menghitung faktor suatu bilangan dalam skala waktu polinomial, dibandingkan dengan algoritma klasik terbaik yang membutuhkan skala waktu sub-eksponensial. Karena faktorisasi adalah bagian penting dari keamanan enkripsi RSA, algoritma Shor memicu kemunculan bidang baru kriptografi pasca-kuantum yang mencoba menemukan skema enkripsi yang tetap aman walaupun komputer kuantum telah beredar di pasaran. Contoh lain dari algoritma-algoritma yang menunjukkan supremasi kuantum adalah algoritma pencarian Grover, yang merupakan algoritma-algoritma kuantum yang mampu menaikan skala waktu perhitungan hingga ke polinomial kuadrat terhadap algoritma klasik terbaik yang mungkin ada. Kelas kompleksitas masalah yang dapat dipecahkan secara efisien oleh komputer kuantum dikenal sebagai kelas BQP.
Distribusi kunci kuantum (QKD, Quantum Key Distribution) memungkinkan transmisi informasi klasik tanpa syarat yang aman, tidak seperti halnya enkripsi klasik, yang pada prinsipnya selalu dapat ditembus andaikata tidak bisa ditembus secara praktek. Perlu diperhatikan bahwa gagasan-gagasan tertentu mengenai keamanan QKD masih diperdebatkan hingga sekarang.
Studi tentang semua topik di atas dan perbedaan-perbedaannya merupakan bagian dari teori informasi kuantum.