Kvanttipiiri on yleisin malli kvanttilaskennan toteuttamiseen ja se on analoginen klassisten digitaalipiirien kanssa. Se rakentuu kvanttiporteiksi kutsutuista reversiibeleistä (tilanmuutoksista palautettavissa olevista) logiikkaporttien sarjasta, jotka vaikuttavat kubittien kvanttitiloihin. Toisin kuin klassiset piirit, kvanttiportit ovat unitaarisia operaattoreita ja siten palautuvia, joten piirissä on oltava yhtä monta tulo- kuin lähtökubittia. Mittausprosessi rikkoo useimmissa tapauksissa palautuvuuden, sillä aaltofunktio romahtaa mitattuun tilaan.
Kvanttipiirit esitetään vaakasuorina viivoina, jotka edustavat kubitteja, ja laatikkoina, jotka edustavat kvanttiportteja. Niitä luetaan vasemmalta oikealle alkaen alkuperäisistä kubiteista, jotka muuttavat tilansa kulkiessaan eri porttien läpi. Monissa tapauksissa piirin lopussa on kubittien mittauksia, jotka on esitetty kaksinkertaisilla viivoilla ja jotka yhdistävät kubitit klassiseen rekisteriin, joka ottaa arvot 0 ja 1. Tämän graafisen esityksen alkuperä voidaan jäljittää Richard Feynmanin vuonna 1986 laatimaan varhaiseen versioon kvanttipiiristä.