Aν ένα ηλεκτρόνιο έχει δύο εναλλακτικές διαδρομές για να φτάσει κάπου, κατά πάσα πιθανότητα, θα χρησιμοποιήσει και τις δύο. Αυτή η πραγματικότητα της κβαντικής φυσικής έχει πολύ σημαντική θέση στη θεωρία της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών, που μπορεί να αντικαταστήσει την σημερινή τεχνολογία των τσιπ
Aν ένα ηλεκτρόνιο έχει δύο εναλλακτικές διαδρομές για να φτάσει κάπου, κατά πάσα πιθανότητα, θα χρησιμοποιήσει και τις δύο. Αυτή η πραγματικότητα της κβαντικής φυσικής έχει πολύ σημαντική θέση στη θεωρία της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών, που μπορεί να αντικαταστήσει την σημερινή τεχνολογία των τσιπ. Η τελευταία αναμένεται να φτάσει στα όριά της σε μια δεκαετία περίπου. Σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής φυσικής τα ηλεκτρόνια είναι και κύματα και σωματίδια ταυτόχρονα. Ακριβώς όπως και τα κύματα των ωκεανών, μπορεί να ενώσουν την ενέργειά τους, αν έχουν την ίδια φορά και να δημιουργήσουν ένα υψηλότερο κύμα, ή μπορεί να ακυρώσει το ένα το άλλο αν έχουν αντίθετη φορά. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Μισσούρι σχεδίασαν ένα μοντέλο που χρησιμοποιεί την αλληλεπίδραση των κυμάτων των ηλεκτρονίων για να απεικονίσουν τα 0 και 1 με τα οποία δουλεύουν οι ψηφιακοί υπολογιστές.
Οι παραδοσιακοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν συνδυασμούς τρανζίστορς, τα οποία ουσιαστικά είναι μικροσκοπικοί ηλεκτρονικοί διακόπτες που κάνουν τους απλούς λογικούς αριθμητικούς υπολογισμούς στη καρδιά του ψηφιακού υπολογιστή. Οι υπολογιστές κυμάτων ηλεκτρονίων χρησιμοποιούν δίκτυα μικροσκοπικών πηνίων (καλώδια σε σχήμα δακτυλιδιού) τα οποία σχηματίζουν τα δύο μονοπάτια, που μπορούν να ακολουθήσουν τα κύματα των ηλεκτρονίων. Σύμφωνα με τους ερευνητές δεν χρειάζονται τρανζίστορ για να ελέγχουν την ροή του φορτίου αν όλες οι συσκευές που συμμετέχουν είναι πολύ μικρές και σε χαμηλή θερμοκρασία.
Η πρόταση των επιστημόνων περιλαμβάνει τη χρήση κάποιων μορφών πηνίων Aharonov-Bohm, τα οποία χρησιμοποιούνται στην βασική έρευνα της φυσικής, για να σχηματίσουν τις λογικές πύλες των υπολογιστών. Τα συγκεκριμενα πηνία Aharonov-Bohm είναι κυκλικά, από εξαιρετικά λεπτά καλώδια που συνήθως φτιάχνονται σε μέγεθος αρκετά μικρότερο από ότι ένα κύτταρο αίματος. Εξαιτίας της φύσης που έχουν τα κύματα των ηλεκτρονίων όταν περνούν από ένα τέτοιο πηνίο ταξιδεύουν ταυτόχρονα και προς τις δύο κατευθύνσεις και συναντιούνται, ενώνοντας την ενέργειά τους στο τέλος του πηνίου.
Χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικό πεδίο κατακόρυφα του πηνίου, οι ερευνητές μπορούν να επιταχύνουν ή να ελλατώσουν την ταχύτητα του κύματος των ηλεκτρονίων στην μία πλευρά του πηνίου αναγκάζοντας τα κύματα στις δύο διαδρομές να αποσυχγρονιστούν και να ακυρώσουν τελικά το ένα το άλλο όταν συναντηθούν στο τέλος του πηνίου. Τα κύματα που ενώνουν την ενέργειά τους και τα κύματα που ακυρώνουν το ένα το άλλο μπορούν να αντικαταστήσουν τα 0 και τα 1 που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές.
Τα συγκεκριμένα πηνία έχουν μία είσοδο και μια τελική έξοδο. Αυτήν την εποχή οι ερευνητές προσπαθούν να φτιάξουν πηνία με τρείς ή και τέσσερις τελικές εξόδους. Η δουλειά τους δείχνει ότι πηνία με τρεις εξόδους μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαζί για να σχηματίσουν λογικές πράξεις– κομμάτια όπως τις ΙF-THEN, XOR, OR, AND. Aυτές οι λογικές πράξεις μπορούν στην συνέχεια να σχηματίσουν μισούς ή ολόκληρους "τελεστές". Ένας μισός αθροιστής μπορεί να προσθέσει δύο δυαδικούς (binary) αριθμούς αλλά δεν μπορεί να υπολογίσει, ενώ ένας ολόκληρος αρθροιστής μπορεί. Ένα μόνο πηνίο, του τύπου Aharonov-Bohm, με τέσσερεις εξόδους μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν μισός αθροιστής και να αντικαταστήσει οκτώ τρανζίστορς ενώ δύο τέτοια συνδεδεμένα πηνία μπορούν να δημιουργήσουν έναν ολόκληρο αθροιστή και να αντικαστήσουν περίπου είκοσι παραδοσιακά τρανζίστορ, επισημαίνουν οι ερευνητές.
Όσο αφορά το θέμα της κατασκευής μικρότερων και ταχύτερων υπολογιστικών συστημάτων οι υπολογιστές κυμάτων ηλεκτρονίων μπορούν να λύσουν συγκεκριμένα προβλήματα γρηγορότερα από τον πιο γρήγορο συνηθισμένο υπολογιστή μια και εξετάζουν όλες τις πιθανές λύσεις ενός προβλήματος μονομιάς. Η αλληλεπίδραση κυμάτων ηλεκτρονίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υπολογιστών με εξαιρετικά μεγάλη παράλληλη επεξεργασία. Εκατομμύρια σημάτων εισόδου μπαίνουν σε ένα δίκτυο πηνίων ταυτόχρονα και δίνουν τα κατάλληλα σήματα εξόδου όταν αυτά φτάσουν στις εξόδους . Αυτό είναι παρόμοιο με την επεξεργασία που γίνεται στους οπτικούς υπολογιστές. Οι οπτικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κύματα φωτός που ενώνονται ή ακυρώνουν το ένα το άλλο. Τον περασμένο χρόνο ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Rochester παρουσίασαν έναν οπτικό υπολογιστή που έτρεχε έναν αλγόριθμο κβαντικής αναζήτησης.
Η θεωρία με τα κύματα ηλεκτρονίων έχει το πλεονέκτημα, σε σχέση με τα κύματα φωτός, ότι χρειάζεται πολύ λιγότερο χώρο για να αναπτυχθούν τέτοιοι υπολογιστές. Σύμφωνα με τους ερευνητές η ιδέα των κυμάτων ηλεκτρονίων αξίζει να διερευνηθεί. Το σημαντικότερο πρόβλημα-στόχος της είναι η κατασκευή των κατάλληλων πηνίων με τις σωστές εξόδους και εισόδους. Έτσι και αλλιώς η σημερινή τεχνολογία των ημιαγωγών φαίνεται ότι μέχρι το 2015 θα έχει εξαντληθεί και δεν θα μπορεί να προσφέρει τίποτα περισσότερο άρα ίσως θα έπρεπε να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή σε τέτοιου είδους ιδέες.