A kvantum-számítógépek nem hasonlítanak a hagyományos tranzisztor alapú számítógép-architektúrákra, mivel a kvantum-számítógépek ionokat – villamosan töltött atomok – használnak, amelyeket az elektromágneses csapdák tartanak „fogva” és kapcsolódnak egy másikkal a számítógépjelek előállításához.

A tranzisztoroknak két állapotuk van: „be” vagy „ki”. Ez biztosítja a bináris nyelv két szintjét: „1”-et vagy a „0”-át. Az atomok a kvantum-számítógép belsejében különböző állapotokban dolgozhatnak egyidejűleg. Az ilyen architektúra lehetővé teszi, hogy exponenciálisan több adatot dolgozzon fel, mint a tranzisztor alapú számítógépek.

A NIST kutatóinak sikerült elkészíteni két ion-csapdát, egymástól 1,2 mm távolságra. A kísérleti ion-csapdák stabilak maradtak, ami lehetővé teszi több ion-csapdát tartalmazó, nagyobb kvantum-számítógépek megvalósítását. Egy csapdában több ion kezelése rendkívül bonyolult feladat, ezért nehezen méretezhető. Ezért a kvantum-számítógépben az ionok száma korlátozott: „csak” néhányszor tíz lehet.