这是一个有点像先有鸡还是先有蛋的情况，计算机科学家和物理学家们 致力于制造可用的量子计算机 的众多原因之一，就是为了模拟量子系统本身。即使是最大的传统超级计算机，也无法模拟只有几十个粒子组成的量子系统的某些量子特性，而新材料和下一代科学的研究需要我们找到一种方法来做到这一点。因此，值得注意的是，美国国家标准与技术研究院（NIST）的物理学家们 已经构建了一个量子模拟器，可以模拟数百个量子比特之间的相互作用。
这绝非量子计算的圣杯，但它是一个令人兴奋的进步。NIST 模拟器基本上是一层铍离子，数百个铍离子延伸在一个直径不到一毫米的圆形平面上，悬浮在一个称为彭宁陷阱的腔体中。在这种情况下，量子比特（或称 qubit）是每个离子的最外层电子，它充当了经典比特 0 或 1（在量子语境下是两者同时存在）的量子等价物。
通过激光将离子冷却到接近绝对零度，然后用精心计时设计的微波和激光脉冲轰击它们，NIST 的物理学家们能够使电子以受控的方式相互作用，从而（至少在数学上）模拟出在实验室中无法实际研究的复杂量子系统。因此，它更像是一个量子系统模拟器，而不是一个真正的量子计算机，但它仍然令人兴奋。这种模拟可以帮助物理学家模拟和研究极其复杂和令人惊叹的理论材料，例如高温超导体，这些超导体未来可能在电网中远距离输送电力而不会因发热而损失大量能量。
NIST 报告称，早期的基准测试实验对这款量子模拟器来说表现良好，尽管为了对他们的创造物进行基准测试，实验必须在电子之间进行相对较弱的相互作用，因为系统必须足够简单以便被经典计算机确认。在这里，物理学家们遇到了量子计算领域面临的关键问题之一。
为了检验第一批量子计算机（或模拟器）的有效性，科学家们将需要一台可用的量子计算机——这是一个悖论，它将导致在构建真正的量子计算平台的过程中出现反复和停顿。早期的量子突破将产生相当于代数问题的结果，而这些问题无法通过倒推来验证答案的准确性。但嘿，这是量子物理学和计算机科学的前沿领域——而确定性总归是无聊的。
