量子计算机澄清量子和古典世界之间的联系

洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家开发了一种新的量子计算算法，可以更清楚地理解量子到经典的过渡，这有助于模拟量子和经典世界(如生物蛋白质)的尖端系统，并解决有关量子力学如何应用于大型物体。

“ 当你向量子系统添加越来越多的粒子时，就发生了量子到经典的转换，”洛斯阿拉莫斯国家实验室凝聚态物质和复杂系统物理学组的帕特里克科尔斯说，“这样奇怪的量子效应就会消失系统开始表现得更经典。对于这些系统，基本上不可能使用经典计算机来研究量子到经典的转换。我们可以用我们的算法和一个由几百个量子比特组成的量子计算机来研究它，我们根据该领域目前的进展，预计将在未来几年内推出。“

回答关于量子到经典转型的问题是非常困难的。对于多于几个原子的系统，问题迅速变得棘手。方程的数量随着每个加入的原子呈指数增长。例如，蛋白质由长串的分子组成，这些分子可能成为重要的生物成分或疾病来源，这取决于它们如何折叠。虽然蛋白质可以是相对较大的分子，但它们足够小，以至于当试图理解和预测蛋白质如何折叠时，量子到经典的转变以及能够处理它的算法变得重要。

为了研究量子计算机上量子到经典转换的各个方面，研究人员首先需要一种方法来表征量子系统与经典行为的接近程度。量子物体具有粒子和波的特征。在某些情况下，它们像小型台球一样相互作用，而在另一些情况下，它们相互干扰的方式与海洋上的波浪结合起来产生更大的波浪或相互抵消相同。波状干涉是量子效应。幸运的是，量子系统可以使用直观的经典概率来描述，而不是在没有干扰的情况下使用更具挑战性的量子力学方法。

LANL组的算法确定量子系统与经典行为的接近程度。结果是他们可以用来搜索量子系统中的经典性的工具，并理解量子系统最终在我们的日常生活中对我们来说是如何经典的。