量子模擬（quantum simulation）

量子模擬的意思是，用一個你能掌控的量子系統去模仿另一個你想弄明白的量子系統。化學和材料科學難就難在：電子遵循量子力學，而描述眾多電子共同行為的數學，在普通電腦上會快得離譜地膨脹——每多加一個粒子，需要追蹤的可能性數目大致就翻一倍。理查德·費曼在1980年代初提出了這樣一個想法：大自然本來就在免費地做這套帳，所以如果你造出一台可控的量子裝置，讓它的各個部件遵循與你那個分子相同的量子規則，你就能讓物理來挑這副重擔，最後只需把結果量出來。與其把它想成一台計算機，不如把它想成一座風洞：你不是從頭去計算氣流，而是造一個小巧、可控的替身，看它如何表現。

它有兩種類型。在類比式（analog）模擬中，你調節一台裝置（例如關在雷射晶格裡的冷原子），讓它的天然行為直接對應你關心的那個系統。在數位式（digital）模擬中，你把目標系統的演化拆解成通用量子電腦上的一連串量子閘。無論哪種方式，都要面對同樣誠實的限制：你只能讀出測量結果，每個結果出現的機率由玻恩定則（Born rule）給定，而且你通常得把實驗重複許多次，才能拼出一幅有用的圖像。量子模擬被廣泛視為量子硬體在近期最靠得住的回報，正是因為這台裝置說的與問題本身是同一種語言；但在如今這些充滿雜訊的機器上，它在很大程度上仍是一件研究工具，而不是一款成熟的產品。