Gli scienziati del Los Alamos National Laboratory hanno sviluppato un nuovo algoritmo di calcolo quantistico che offre una comprensione più chiara della transizione da quantistica a classica, che potrebbe aiutare a modellare i sistemi sulla cuspide dei mondi quantistici e classici, come proteine ​​biologiche, e anche risolvere domande su come la meccanica quantistica si applica agli oggetti su larga scala.

"La transizione da quantistica a classica si verifica quando si aggiungono sempre più particelle a un sistema quantistico, " ha affermato Patrick Coles del gruppo Physics of Condensed Matter and Complex Systems presso il Los Alamos National Laboratory, "tale che gli strani effetti quantistici scompaiono e il sistema inizia a comportarsi in modo più classico. Per questi sistemi, è essenzialmente impossibile usare un computer classico per studiare la transizione quantistica-classica. Potremmo studiarlo con il nostro algoritmo e un computer quantistico composto da diverse centinaia di qubit, che prevediamo sarà disponibile nei prossimi anni in base agli attuali progressi nel campo."

Rispondere alle domande sulla transizione da quantistica a classica è notoriamente difficile. Per sistemi con più di pochi atomi, il problema diventa rapidamente intrattabile. Il numero di equazioni cresce esponenzialmente con ogni atomo aggiunto. proteine, Per esempio, sono costituiti da lunghe stringhe di molecole che possono diventare importanti componenti biologiche o fonti di malattie, a seconda di come si piegano. Sebbene le proteine ​​possano essere molecole relativamente grandi, sono abbastanza piccoli che la transizione da quantistica a classica, e algoritmi in grado di gestirlo, diventano importanti quando si cerca di capire e prevedere come si ripiegano le proteine.

Per studiare gli aspetti della transizione quantistica-classica su un computer quantistico, i ricercatori hanno prima bisogno di un mezzo per caratterizzare quanto un sistema quantistico sia vicino al comportamento classico. Gli oggetti quantistici hanno caratteristiche sia delle particelle che delle onde. In alcuni casi, interagiscono come piccole palle da biliardo, in altri interferiscono l'una con l'altra più o meno allo stesso modo in cui le onde dell'oceano si combinano per formare onde più grandi o annullarsi a vicenda. L'interferenza ondulatoria è un effetto quantistico. Fortunatamente, un sistema quantistico può essere descritto utilizzando probabilità classiche intuitive piuttosto che i metodi più impegnativi della meccanica quantistica, quando non ci sono interferenze.

L'algoritmo del gruppo LANL determina quanto un sistema quantistico sia vicino al comportamento classico. Il risultato è uno strumento che possono utilizzare per cercare la classicità nei sistemi quantistici e capire come i sistemi quantistici, alla fine, ci sembrano classici nella nostra quotidianità.