Los científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos han desarrollado un nuevo algoritmo de computación cuántica que ofrece una comprensión más clara de la transición cuántica a clásica. que podría ayudar a modelar sistemas en la cúspide de los mundos cuántico y clásico, como las proteínas biológicas, y también resolver preguntas sobre cómo se aplica la mecánica cuántica a los objetos a gran escala.

"La transición cuántica a clásica ocurre cuando se agregan más y más partículas a un sistema cuántico, "dijo Patrick Coles del grupo de Física de la Materia Condensada y Sistemas Complejos en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, "de tal manera que los efectos cuánticos extraños desaparecen y el sistema comienza a comportarse de manera más clásica. Para estos sistemas, es esencialmente imposible usar una computadora clásica para estudiar la transición cuántica a clásica. Podríamos estudiar esto con nuestro algoritmo y una computadora cuántica que consta de varios cientos de qubits, que anticipamos estará disponible en los próximos años en base al progreso actual en el campo ".

Responder preguntas sobre la transición de lo cuántico a lo clásico es notoriamente difícil. Para sistemas de más de unos pocos átomos, el problema se vuelve rápidamente intratable. El número de ecuaciones crece exponencialmente con cada átomo agregado. Proteínas por ejemplo, Consisten en largas cadenas de moléculas que pueden convertirse en importantes componentes biológicos o fuentes de enfermedades. dependiendo de cómo se plieguen. Aunque las proteínas pueden ser moléculas comparativamente grandes, son lo suficientemente pequeños como para que la transición cuántica a clásica, y algoritmos que pueden manejarlo, se vuelven importantes cuando se trata de comprender y predecir cómo se pliegan las proteínas.

Para estudiar aspectos de la transición cuántica a clásica en una computadora cuántica, Los investigadores primero necesitan un medio para caracterizar qué tan cerca está un sistema cuántico de comportarse de manera clásica. Los objetos cuánticos tienen características tanto de partículas como de ondas. En algunos casos, interactúan como pequeñas bolas de billar, en otros, interfieren entre sí de la misma manera que las olas del océano se combinan para formar olas más grandes o anularse entre sí. La interferencia en forma de onda es un efecto cuántico. Afortunadamente, un sistema cuántico se puede describir utilizando probabilidades clásicas intuitivas en lugar de los métodos más desafiantes de la mecánica cuántica, cuando no hay interferencia.

El algoritmo del grupo LANL determina qué tan cerca está un sistema cuántico de comportarse de manera clásica. El resultado es una herramienta que pueden utilizar para buscar la clasicidad en los sistemas cuánticos y comprender cómo los sistemas cuánticos, en el final, nos parecen clásicos en nuestra vida diaria.