Komputer kwantowy byłby urządzeniem, przy pomocy którego można by skutecznie symulować dowolny inny układ kwantowy w sposób niemożliwy dla klasycznych komputerów. A ponieważ każdy układ fizyczny jest w rzeczywistości w małej skali kwantowy, stwarza to olbrzymie możliwości do badania przyrody. Pewne zagadnienia obliczeniowe, na które zwykły komputer potrzebowałby setek lat, komputer kwantowy rozwiąże w sekundy. Badania zdają się koncentrować wokół tzw. kropek kwantowych, które odegrały już pewną rolę i na dziś dzień wydają się być najlepszym kandydatem do fizycznej realizacji komputera kwantowego. Wykorzystując zjawisko tunelowania przez barierę możemy umieścić w kropce kwantowej (zwykle mały obszar półprzewodnika) pojedynczy elektron i łatwo sterować jego stanem kwantowym przy pomocy zewnętrznego pola magnetycznego i elektrycznego. Na razie jednak do działających urządzeń jeszcze daleko, ale postęp jest zastraszający. Powstały podstawy teoretyczne zupełnie nowej dziedziny wiedzy, tzw. informatyki kwantowej. Informatyka kwantowa posługuje się pojęciem qubitu (bitu kwantowego), który w odróżnieniu od swojego klasycznego odpowiednika może przyjmować nie tylko wartości zero i jeden, ale również wartości pośrednie, odpowiadające zmieszaniu dwóch stanów kwantowych reprezentujących jedynkę i zero. Najistotniejszym czynnikiem w komputerach kwantowych, umożliwiającym przeprowadzanie operacji logicznych na qubitach, jest możliwość istnienia tzw. stanów splątanych dwóch (lub więcej) qubitów. Stany splątane są nieprostym iloczynem (tensorowym) stanów podukładów. Pojęcie stanu splątanego wiąże się właśnie z iloczynem tensorowym dwóch przestrzeni – dowolny element iloczynu tensorowego wcale nie jest proporcjonalny do pojedynczego iloczynu elementów baz dwóch mnożonych przestrzeni. Gdy zatem jego przedstawienie wymaga więcej niż po jednym elemencie z baz obu przestrzeni, mamy do czynienia właśnie ze stanem splątanym. Brzmi to dość skomplikowanie, ale nie dla kogoś znającego podstawy algebry liniowej. Istotne dla nas jest to, że wszelkie oddziaływania pomiędzy układami fizycznymi prowadzą w naturalny sposób do splątania się stanów kwantowych tych układów. Jeśli jeden z oddziałującej pary układów jest makroskopowy, to staje się on jakby automatycznie przyrządem pomiarowym, wykonującym pomiar (w sensie kwantowym) na drugim układzie, który jest mikroskopowy. Jeśli oba oddziałujące układy są mikroskopowe, to nie mówimy już o pomiarze, tylko o tzw. dekoherencji. Można powiedzieć, że na świecie nie ma niczego powszechniejszego niż stany splątane rozmaitych układów. Tworzą się one i rozpadają bez przerwy w gmatwaninie materii. Cała sztuka polega na tym, aby utrzymać wyizolowany, najprostszy nawet stan splątany możliwie długo (ponad 100 tys. razy dłużej niż czas dekoherencji) i wykonać na nim operacje logiczne (pojawił się tu nawet nowy termin: inżynieria funkcji falowych). Konieczna jest zatem możliwość kontrolowanego włączania i wyłączania oddziaływania układów, które są bardzo blisko siebie. Jest to niezwykle trudne, bo układy te (qubity) same są mikroskopowe. Problem jest zupełnie innego typu, niż w klasycznych komputerach. Tam od dawna było wiadomo, że kwantowa natura zjawisk ogranicza stopień miniaturyzacji, a zatem prędkość komputerów i pojemność informacji. Komputer kwantowy pozwala w subtelny sposób wykorzystać te naturalne kwantowe ograniczenia tak, że zamiast ograniczać, zwiększają one możliwości komputera eksponencjalnie, czyli tak jak potęga jest na ogół większa od iloczynu. Opracowano już kilka specjalnych algorytmów dla komputera kwantowego, których potencjalne zastosowania mieszczą się w szerokim zakresie od biologii do ochrony zaszyfrowanych danych. Informatyka kwantowa oprócz komputera kwantowego pozwala wykonać teleportację, a więc operację możliwą do niedawna jedynie w dziedzinie science-fiction. Teleportowane są stany kwantowe cząstek, a ze względu na nierozróżnialność cząstek można przyjąć, że teleportowane są same cząstki. Stan może zniknąć w jednym miejscu i pojawić się w innym, znacznie od niego przestrzennie oddalonym. Jak dotychczas wykazano dla fotonów jest to możliwe na kilkadziesiąt kilometrów. Problem w tym, że teleportowany stan pojawia się w miejscu swojego przeznaczenia (odbiorniku) w sposób w pewnym sensie nieczytelny i niekonkretny (z prawdopodobieństwem 25%). Można go jednak w pełni odtworzyć, ale do tego potrzebna jest dodatkowa informacja przesłana z nadajnika w zwykły, niekwantowy sposób (np. światłem). Stan cząstki teleportuje się prawie natychmiast (w czasie kwantowego oddziaływania), ale w sposób niepełny i żeby „dokończyć dzieła” musimy się posłużyć klasycznym kanałem, którego prędkość jest ograniczona od góry prędkością światła. A zatem prędkość całej teleportacji nie przekroczy w taki sposób nigdy prędkości światła w próżni. Ma to poważne konsekwencje filozoficzne, dotyczące natury samej rzeczywistości. Faktycznie żyjemy w kwantowym świecie, w którym wszystko jest już od razu wszędzie przeteleportowane, tyle że w sposób nieczytelny, a wszelka informacja o tym fakcie jest ograniczona przez prędkość światła. Powoduje to, że każde oddziaływanie na odległość również nie może przekroczyć prędkości światła (choć dla grawitacji tego dotychczas bezsprzecznie nie wykazano).