Svět kvantových počítačů není jednotný – každý typ používá jiné principy pro vytvoření qubitů. Zatímco klasické počítače prošly konsolidací, kvantové počítače jsou stále v začátcích. Qubit může být reprezentován elektronem, fotonem či dokonce „dírou“. Pro programátory to však bude jednoduché – pracovat budou s virtuálními qubity.
Souhrnný pojem „kvantové počítače“ zastřešuje několik zcela odlišných principů konstrukce, které spojuje hlavně to, že všechny používají kvantové jevy. Každý přístup ale vytváří qubity jinak a jinak s nimi pracuje. U klasických počítačů to bylo kdysi podobné – „bit“ mohl být reprezentován magnetizací jádra feromagnetické paměti, paměťovým okruhem nebo třeba pulzem, který cestoval po dlouhém zpožďovacím drátu.
Teprve s tím, jak se hledáním jednotlivých technologií ukázaly jejich silné a slabé stránky a s prosazením polovodičů, došlo ke konsolidaci základních principů – a dnes se u všech počítačů principy vyjádření, zpracování a ukládání informace navzájem podobají. Stále se hledají nové a lepší principy ukládání informace a práce s ní, ale situace je natolik konsolidovaná, že máme tendenci vnímat všechny klasické počítače jako velmi podobné.
Oblast kvantových počítačů je zatím v plenkách, principy a reprezentace se zkoumají a existuje celá řada tříd počítačů, které se zásadně liší. Proto není ani možné jednoznačně říci, jestli je qubit „věc“ nebo není – v některých případech je qubit vyjádřen elektronem nebo celým atomem, jindy se používají fotony nebo dokonce „virtuální částice“, tedy celé kolekce částic či jejich absence, což bychom nazvali „díry“. Podobně „kvantové hradlo“ může být vyjádřeno jako klasický fyzický obvod, ale také například jako pulzy laseru, což může být matoucí.
Podstatné je, že qubit informaci nese, zatímco kvantová hradla s nimi pracují a nutí je změnit svůj stav. Jak jsou přesně realizované qubity a jak se s nimi pracuje, se liší systém od systému, základní principy jsou ale podobné. Důležité je to, že se tvůrci kvantových počítačů snaží najít tu nejlepší možnou cestu, jak fyzicky reprezentovat informaci v její kvantové podobě a co nejspolehlivější praktické techniky, jak s ní manipulovat.
Nezávisle na tom, jak jsou fyzicky qubity vyjádřeny a jak se s nimi fyzicky pracuje, z hlediska programátorů se pracuje s takzvanými virtuálními qubity. Ty pro ně představují základní jednotku pro vyjádření informace nezávisle na tom, jak se fyzicky realizuje.
Jednotlivé kvantové systémy mají svoje omezení daná architekturou a velikostí, ale základní princip – tedy nalezení části algoritmu, která se dá efektivně řešit na kvantových počítačích a jeho implementace – je podobný. Podobně jako dnes kompilátory zastírají rozdíly mezi jednotlivými architekturami klasických počítačů, budou se kvantové algoritmy popisovat ve vyšších jazycích a programátoři vlastně ani nebudou muset vědět, jak stroj fyzicky funguje.
