Circuitos eletrônicos são feitos de elementos lineares e não lineares e manipulam bits de diferentes formas, eles fazem operações computacionais repetindo poucas tarefas lineares e não lineares sob grandes velocidades. Uma das tais tarefas é flipar um bit, que é equivalente a uma operação lógica denominada NOT. COPY é outra operação lógica que faz com que o valor do segundo bit seja idêntico ao do primeiro, ambas operações são lineares porque suas saídas refletem o valor de uma simples entrada. AND é uma operação não linear e é uma tarefa muito usada.
Através das operações acima citadas os computadores realizam operações lógicas e aritiméticas, e portanto são funções vitais para construção de computadores quânticos.
Desde 1950 pequisa-se uma maneira simples de realizar operações lógicas quânticas de dois bits usando spins. Estes spins que são simplesmente a orientação da rotação de uma partícula com relação a algum campo magnético são como níveis de energias quantizados. Desta forma um spin em uma direção representa um e noutra o zero. Os trabalhos tomaram a vantagem da interação entre o spin do elétron e o do próton no átomo de hidrogênio; consegui-se com que o spins do próton flipasse somente quando o spin do elétron representava 1, este processo ficou conhecido como processo de ressonância dupla.
Desde então, Barenco, David DiVincenzo da IBM, Tychi Sleator de New York University e Harald Weinfourter da Univesity of Innsbruck têm demonstardo como flipar spins de prótons e elétrons parcialmente. Ressonância dupla serve pode ser usada para criar uma porta AND.
Uma certa quantidade de grupos construi Recentemente portas lógicas quânticas e proporam esquemas para junta-las. O grupo de Kimble tem conseguidos pequenos avanços em interações não lineares entre fótons. O resultado é uma porta lógica quântica: um bit fóton somente será flipado se um outro fóton está no estado 1. As ligações quânticas podem ser construidas com fótons passando por fibras óticas ou através do ar transportando informações de uma porta para a outra.