随着计算机技术的发展，人类使用计算机模拟现实世界的能力越来越强：如今，飞机和汽车的性能测试以及核试验都可以在超级计算机的网络空间中进行。甚至，当前流行的人工智能研究也可以看作是人类行为的计算机模拟。但是用计算机模拟现实世界总是那么无利可图吗？实际上，事实并非如此。当这些超级计算机用于研究微观世界中的量子力学问题时，原始的强大计算能力立即变得捉襟见肘。在受量子力学定律支配的微观世界中，物理系统的所有信息都包含在系统的波动函数中。如果我们能够在某一时刻准确地了解系统的波动函数，则原则上我们也就知道该时刻系统的所有特性。但是准确地描述波动函数是一个巨大的工程。以我们知道的最简单的量子系统为例，该系统以两级系统（通常由电子或光子描述的系统）为例。为了描述该系统的量子态，需要两个自由参数。描述由两个组成。由这样的粒子组成的系统需要14个自由参数；如果描述由N个二级系统组成的复合系统的量子态，则需要4N-2个自由参数。如果N稍微增加，这将是一个非常大的数字。因此，计算这种由相互作用的粒子组成的量子系统的波函数随时间的演变变得极其困难，从而使得人类目前是最强大的。该计算机只能计算由30多个二级粒子组成的系统。美国物理学家费曼是第一个认识到这一困难并提出解决方案的人。通常，如果您想了解物理系统的运行和演化，一种方法是：我们知道描述系统运动的基本方程，然后使用数学计算系统每时每刻的变化。第二种方法是进行实验并创建一个与我们已知的物理系统具有相同条件的系统，让它在相同的规律下发展和变化，我们通过观察实验结果获得所需的信息。费曼猜想，由于世界的基本定律符合量子力学，因此，如果我们不具备数值求解的能力，则可以创建一个符合量子定律的人为有效的系统，从而使该量子力学方程式满足系统与我们的系统相同。对象完全相同，因此我们可以控制此人工量子力学系统，并直接在此人工系统上进行实验。读出实验结果是我们想要的解决方案。 Feynman的想法进一步演变为数字量子模拟（即：建立量子计算机，使用量子位在量子计算机上构造模拟对象，并模拟系统的特性）和模拟量子模拟（即：构造模拟的有效量子）。系统直接在人工系统中，它与数字量子模拟之间的差异与数字电路与模拟电路之间的差异相同）。量子模拟实验表明，时空旅行的人们通过研究发现，除了擅长模拟量子多体系统随时间的演化外，量子模拟还可以模拟强相关的多体系统，而目前尚无解法。他们。这两种类型的问题都是麻烦的主题（例如：凝聚态物理，量子统计力学，高能物理，原子物理学，量子化学等）。另外，通过量子模拟，有可能构建一些理论上预测的新型“虚拟”信号。在自然界中尚未发现的量子材料可以显示量子世界的神奇应用（例如拓扑量子计算）；或在量子模拟中，该设备模拟实际物理设备当前无法达到的物理条件，并演示理论上已经预测过但在现实世界中从未观察到的物理现象；或创建用于解决某些特殊类型的数学问题（超过了超级计算机目前可达到的最快速度）的专用机器，等等。目前，可以实现上述功能的潜在量子模拟系统主要包括：超冷原子气体系统，离子阱系统，超导电路系统，光子系统等。