Como sistemas mais complexos de partículas não podem ser simulados, pode ser muito difícil compreendê-los ou fazer previsões sobre seu comportamento. Por exemplo, algumas moléculas têm uma propriedade conhecida como "forte correlação", o que significa que as técnicas convencionais de química simplesmente não funcionam. Embora saibamos as equações corretas, fazer um cálculo preciso levaria muito tempo, e fazer um cálculo aproximado daria uma resposta "muito errada". Isso dificulta o progresso em vários domínios, como a física de baixa temperatura, a ciência de materiais e a criação de medicamentos.
De modo geral, há dois papéis principais para o quantum: a redução de custos para cálculos existentes que são muito caros atualmente, e fazer cálculos que atualmente são tão caros, ou lentos a ponto de serem efetivamente "impossíveis".
Os mesmos fatores que tornam a teoria quântica tão surpreendente também a tornam muito difícil de ser implementada na prática; o fenômeno quântico não se manifesta na vida diária. Embora o fenômeno quântico possa ser observado em laboratório, geralmente necessita de condições extremas como o isolamento individual de fótons ou partículas, vácuo, e temperaturas de pouquíssimos milésimos acima do zero absoluto. Isso é mais gelado do que o espaço entre as estrelas.
Essas condições são desafiadoras para serem conseguidas, mas com recursos suficientes e o benefício da ciência moderna, são tecnicamente possíveis. Contudo, há ainda um desafio mais filosófico. A razão pela qual as coisas do dia-a-dia não parecerem ser quânticas é por serem macroscópicas; os efeitos quânticos apenas se manifestam a uma escala minúscula. Quando partículas interagem com outras partículas, elas passam a se tornar parte do sistema macroscópico - ou seja, parte do sistema clássico. (Por que os sistemas macroscópicos parecem clássicos ainda é uma questão de debate, mas é amplamente aceito que a "decoerência" dos estados quânticos pelo contato com influências externas é responsável por isso.)
Portanto, para um computador quântico permanecer "quântico", tem que estar totalmente isolado de qualquer interação com o mundo exterior. Isso é um pouco paradoxal, porque qualquer "parede" ou "barreira" é em si parte do mundo exterior, e "estar contido na parede" é em si uma interação. E fica ainda pior! Mesmo que o isolamento perfeito fosse tecnicamente possível, não seria o que queríamos: precisamos interagir com o sistema no início de um cálculo para definir o estado inicial dos bits (gravar na memória quântica) e em seguida, interagir novamente no final do cálculo para medir seu estado e obter a resposta (ler a memória quântica). E essas operações precisam ser clássicas (não podemos "talvez definir a memória como 0" ou "definir a memória como 0 em um universo"). Em outras palavras, precisamos ser capazes de ligar e desligar a conexão com o mundo externo, e ligar e desligar a própria natureza quântica do computador.