In primo luogo, i dati di ingesso e di uscita di un qualsiasi computer sono sequenze di bit, naturalmente descrivibili in una logica booleana (cioè a due valori: vero, falso). I vari passi della computazione sono descrivibili come operazioni logiche booleane sui dati di input.
Tuttavia il sistema formale della meccanica quantistica poggia su un altro tipo di logica, detta quantistica, inquadrabile in una logica a tre valori: in essa una proposizione può essere vera, falsa o indeterminata. Proprio per questo la meccanica quantistica è una teoria rivoluzionaria, perché implica un modo completamente diverso di ragionare e quindi di descrivere la realtà.
Diventa allora necessario dare alcune informazioni sui fondamenti logici della teoria in considerazione: cosa significa "proposizioneindeterminata", in che senso essa consiste di infinite specificazioni.

Ricordiamo allora un celebre esperimento che può chiarire alcuni concetti, quello delle due fenditure: in una sua versione idealizzata, un elettrone viene fatto impattare su uno schermo di fluoruro di zinco dopo essere passato attraverso una doppia fenditura.
Se proviamo a interpretare i risultati dell'esperimento, risulta che nessuna delle due proposizioni P₁ = "L'elettrone passa nella fenditura 1"? e P₂ = "L'elettrone passa nella fenditura 2?" descrive la situazione fisica reale, poiché in tal caso si perderebbero gli effetti di interferenza connessi con la natura ondulatoria dell'elettrone. Gli assiomi fisici della meccanica quantistica prevedono l'esistenza di sovrapposizioni di stati fisici, una situazione che non ha corrispondente in meccanica classica. Nell'esperimento delle due fenditure, l'elettrone si trova in uno stato di sovrapposizione delle due situazioni fisiche descritte da P₁ e da P₂. Nel formalismo matematico della teoria, ogni stato è descritto da un elemento (vettore) di un opportuno spazio (di Hilbert), mentre la sovrapposizione di stati è descritta dalla combinazione lineare dei vettori corrispondenti.
Ecco allora cosa significa una proposizione indeterminata della logica quantistica: essa descrive la situazione fisica connessa con una sovrapposizione di stati fisici. Inoltre, poiché esistono infinite sovrapposizioni diverse dei medesimi stati, si capisce perché si parla di infinite specificazioni del valore di verità indeterminato.

La logica quantistica ha altre caratteristiche notevoli: prima di tutto, derivando da una descrizione logica (o realizzazione) di un formalismo matematico come quello degli spazi di Hilbert, risultano non validi alcuni principi fondamentali, come quello del terzo escluso.
In secondo luogo, si è scoperto che la logica quantistica risulta equivalente a un terzo tipo di logica, detta modale, in cui le proposizioni sono vere, false oppure possibili; ecco quindi chiarito un altro aspetto importante: la meccanica quantistica rivoluziona la descrizione della realtà, e in essa l'indeterminazione delle proposizioni usate è legata natura probabilistica della teoria stessa.

In queste caratteristiche fondamentali sopra citate, abbiamo anche la risposta ad un'altra domanda: perché una computazione quantistica può essere molto più efficiente di una classica? Poiché esistono infinite sovrapposizioni di stati, descritte quindi da infinite proposizioni indeterminate (improponibili in logica booleana), è intuibile l'enorme aumento della complessità combinatoria (cioè delle risorse a disposizione) di un sistema quantistico rispetto a uno classico.
In effetti, un sistema quantistico può essere impiegato in modo efficiente per calcolare, tramite la sua evoluzione temporale, algoritmi che diversamente hanno una complessità computazionale esponenzialmente grande.

Ritorniamo quindi al concetto di "ragionare": noi ragioniamo in una logica booleana, gli algoritmi che impostiamo sui computer si basano su di essa; un sistema quantistico invece si basa su una logica diversa, e in essa vanno descritte le situazioni fisiche di tale sistema.
Allora un computer quantistico, come inteso oggi, risulta il tentativo di "simulare", da parte di un sistema quantistico, un ragionamento classico. Le enormi potenzialità della quantum computation derivano dal fatto che tale "simulazione" avviene con delle risorse logiche e fisiche nuove, più ampie: basta pensare alla capacità di una proposizione indeterminata di descrivere un numero infinito di stati fisici non equivalenti.

Resta un importante quesito, una domanda ancora senza risposta: cosa succederebbe se non "forzassimo" il sistema quantistico a "simulare"un ragionamento classico? In altre parole, dove ci può portare un"ragionamento quantistico"?
In un certo senso anche il nostro cervello è un elaboratore quantistico, ed esistono "ragionamenti quantistici" che noi chiamiamo"intuizioni" oppure "funzioni cognitive" dalle potenzialità enormi e non imitabili dagli attuali computer. La capacità computazionale di un tale sistema biologico è molto superiore a quella degli attuali computer, considerando anche che la velocità di elaborazione di un cervello risulta inferiore a quella di un computer.