Pour plus de détails sur les séquences d'opérations utilisées pour divers algorithmes quantiques, voir l'ordinateur quantique universel, l'algorithme de Shor, l'algorithme de Grover, l'algorithme de Deutsch-Jozsa, l'amplification d'amplitude, la transformation quantique de Fourier, la porte quantique, l'algorithme adiabatique quantique et la correction d'erreur quantique.
Le principe de base sous-jacent au calcul quantique est que les propriétés quantiques peuvent être utilisées pour représenter des données et effectuer des opérations sur celles-ci. Un modèle théorique est la machine quantique de Turing, aussi connue sous le nom d'ordinateur quantique universel.