Wetenschappers van Los Alamos National Laboratory hebben een nieuw kwantumcomputeralgoritme ontwikkeld dat een beter begrip biedt van de overgang van kwantum naar klassiek. die kunnen helpen bij het modelleren van systemen op het punt van kwantum- en klassieke werelden, zoals biologische eiwitten, en lost ook vragen op over hoe de kwantummechanica van toepassing is op grootschalige objecten.

"De overgang van kwantum naar klassiek vindt plaats wanneer je steeds meer deeltjes aan een kwantumsysteem toevoegt, " zei Patrick Coles van de groep Physics of Condensed Matter and Complex Systems van het Los Alamos National Laboratory, "zodat de vreemde kwantumeffecten verdwijnen en het systeem zich meer klassiek begint te gedragen. Voor deze systemen, het is in wezen onmogelijk om een ​​klassieke computer te gebruiken om de kwantum-naar-klassieke overgang te bestuderen. We zouden dit kunnen bestuderen met ons algoritme en een kwantumcomputer bestaande uit enkele honderden qubits, waarvan we verwachten dat ze de komende jaren beschikbaar zullen zijn op basis van de huidige voortgang in het veld."

Het beantwoorden van vragen over de overgang van kwantum naar klassiek is notoir moeilijk. Voor systemen van meer dan een paar atomen, het probleem wordt snel onoplosbaar. Het aantal vergelijkingen groeit exponentieel met elk toegevoegd atoom. eiwitten, bijvoorbeeld, bestaan ​​uit lange reeksen moleculen die belangrijke biologische componenten of bronnen van ziekte kunnen worden, afhankelijk van hoe ze opvouwen. Hoewel eiwitten relatief grote moleculen kunnen zijn, ze zijn klein genoeg om de kwantum-naar-klassieke overgang, en algoritmen die het aankunnen, worden belangrijk bij het begrijpen en voorspellen hoe eiwitten vouwen.

Om aspecten van de kwantum-naar-klassieke overgang op een kwantumcomputer te bestuderen, onderzoekers hebben eerst een middel nodig om te karakteriseren hoe dicht een kwantumsysteem zich klassiek gedraagt. Kwantumobjecten hebben kenmerken van zowel deeltjes als golven. In sommige gevallen, ze werken samen als kleine biljartballen, in andere interfereren ze met elkaar op vrijwel dezelfde manier als golven op de oceaan combineren om grotere golven te maken of elkaar opheffen. De golfachtige interferentie is een kwantumeffect. Gelukkig, een kwantumsysteem kan worden beschreven met behulp van intuïtieve klassieke waarschijnlijkheden in plaats van de meer uitdagende methoden van de kwantummechanica, wanneer er geen interferentie is.

Het algoritme van de LANL-groep bepaalt hoe dicht een kwantumsysteem zich klassiek gedraagt. Het resultaat is een tool die ze kunnen gebruiken om te zoeken naar classiciteit in kwantumsystemen en te begrijpen hoe kwantumsystemen, uiteindelijk, lijken ons in ons dagelijks leven klassiek.