Programowanie kwantowe to sposób symulowania problemów i algorytmów kwantowych w przestrzeni komputera przy użyciu jednego z kilku języków programowania stworzonych do tego zadania. Chociaż programowanie kwantowe opiera się na programowaniu komputerowym, jest tworzone z punktu widzenia naukowca, a nie programisty. Istnieją regularne języki programowania, których można użyć do tego celu, ale nie akceptują one łatwo poleceń fizyki kwantowej, więc mogą być w tym celu nieporęczne. Symulacja algorytmów może wymagać dużej ilości energii, więc komputer używający tego języka powinien być wystarczająco silny, aby przeprowadzić symulację bez awarii.
Badacze i naukowcy często używają algorytmów kwantowych do rozwiązywania problemów i do zastosowań w świecie rzeczywistym, ale rozwiązywanie problemów na papierze lub za pomocą kalkulatora często nie jest tak wciągające, jak może być symulacja. Dzięki programowaniu kwantowemu użytkownik może wprowadzić algorytm, a komputer dokładnie pokaże, co się dzieje, gdy wartości są używane w świecie rzeczywistym. Może to pomóc w eksperymentach i tworzeniu produktów opartych na fizyce.
Z zewnątrz programowanie kwantowe może wydawać się jak każdy inny język programowania komputerowego, ale istnieje kilka różnic, które poprawiają jego wykorzystanie w fizyce kwantowej. Na przykład istnieją polecenia rzadko spotykane w innych językach, które pomagają użytkownikom wprowadzać algorytmy kwantowe. W przeciwieństwie do innych języków, które mogą tworzyć programy lub zmuszać komputer do wykonywania wielu różnych czynności, język ten może jedynie tworzyć symulacje. Niektóre popularne znaczniki używane w programowaniu zostały zmienione, aby lepiej odpowiadały znacznikom i frazom używanym w fizyce kwantowej.
Przed programowaniem kwantowym pojawiły się języki programowania, które częściowo spełniały tę rolę, ale było wiele problemów, które uniemożliwiały im popularność. Po pierwsze, języki nie zostały zoptymalizowane pod kątem algorytmów kwantowych. Inną istotną różnicą jest to, że pomiary i wartości musiały być pomiarami komputerowymi, takimi jak bity i piksele, które okazały się nieporęczne.
Niektóre małe i podstawowe algorytmy kwantowe wymagają do symulacji bardzo małej ilości energii, ale większość symulacji wykonanych za pomocą programowania kwantowego wymaga więcej energii i wytwarza więcej ciepła niż większość zwykłych komputerów może wytrzymać. Oznacza to, że serwery są powszechnie potrzebne do przetwarzania algorytmu bez powodowania awarii komputera. Komputer może również wymagać ulepszonego chłodzenia, aby nie przegrzewał się, chociaż jest to wymagane głównie dla osób, które stale symulują bardzo zaawansowane algorytmy.