Os cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos desenvolveram um novo algoritmo de computação quântica que oferece uma compreensão mais clara da transição quântica para clássica, o que poderia ajudar a modelar sistemas na cúspide dos mundos quântico e clássico, como proteínas biológicas, e também resolver questões sobre como a mecânica quântica se aplica a objetos de grande escala.

"A transição quântica para clássica ocorre quando você adiciona mais e mais partículas a um sistema quântico, "disse Patrick Coles, do grupo de Física da Matéria Condensada e Sistemas Complexos do Laboratório Nacional de Los Alamos, "de modo que os estranhos efeitos quânticos vão embora e o sistema começa a se comportar de forma mais clássica. Para esses sistemas, é essencialmente impossível usar um computador clássico para estudar a transição quântica para clássica. Poderíamos estudar isso com nosso algoritmo e um computador quântico composto por várias centenas de qubits, que prevemos que estará disponível nos próximos anos com base no atual progresso no campo. "

Responder a perguntas sobre a transição quântica para clássica é notoriamente difícil. Para sistemas com mais do que alguns átomos, o problema rapidamente se torna intratável. O número de equações cresce exponencialmente com cada átomo adicionado. Proteínas, por exemplo, consistem em longas cadeias de moléculas que podem se tornar importantes componentes biológicos ou fontes de doenças, dependendo de como eles se dobram. Embora as proteínas possam ser moléculas comparativamente grandes, eles são pequenos o suficiente para que a transição quântica para clássica, e algoritmos que podem lidar com isso, tornam-se importantes ao tentar entender e prever como as proteínas se dobram.

Para estudar aspectos da transição quântica para clássica em um computador quântico, os pesquisadores primeiro precisam de um meio para caracterizar o quão perto um sistema quântico está de se comportar de forma clássica. Os objetos quânticos têm características tanto de partículas quanto de ondas. Em alguns casos, eles interagem como pequenas bolas de bilhar, em outras, elas interferem umas nas outras da mesma maneira que as ondas do oceano se combinam para formar ondas maiores ou se cancelam. A interferência ondulatória é um efeito quântico. Felizmente, um sistema quântico pode ser descrito usando probabilidades clássicas intuitivas em vez dos métodos mais desafiadores da mecânica quântica, quando não há interferência.

O algoritmo do grupo LANL determina o quão perto um sistema quântico está de se comportar classicamente. O resultado é uma ferramenta que eles podem usar para pesquisar a classicidade em sistemas quânticos e entender como os sistemas quânticos, no fim, parece clássico para nós em nossa vida cotidiana.