Os computadores quânticos ajudarão a entender a transição dos sistemas do estado quântico para o estado clássico.

Cientistas do Laboratório Nacional de Los Alamos (Laboratório Nacional Los Alamos – LANL) desenvolveram um novo algoritmo de computação quântica que fornece uma compreensão mais clara da transição de micro-objetos quando eles são escalados de um estado quântico para um clássico, que pode ajudar a simular sistemas na junção de mundos quânticos e clássicos como proteínas biológicas, bem como abordar questões sobre como a mecânica quântica é aplicada a objetos de grande escala.

Cruzes brancas são uma solução para um problema quântico simples, analisado usando um novo algoritmo quântico desenvolvido no Laboratório Nacional Los Alamos

“Uma transição quântica clássica ocorre quando você adiciona mais e mais partículas a um sistema quântico”, explica Patrick Coles, do grupo para o estudo da física de matéria condensada e sistemas complexos no Laboratório Nacional de Los Alamos. “Como resultado, estranhos efeitos quânticos desaparecem e o sistema começa a se comportar de forma mais clássica. Em tais processos, é quase impossível usar um computador convencional para estudar a transição clássica-quântica. Poderíamos estudar essa transição com nosso algoritmo e um computador quântico que consiste em várias centenas de qubits, que esperamos estar disponíveis nos próximos anos, com base no atual progresso nessa área. ”
Responder a perguntas sobre a transição quântica clássica é extremamente difícil. Para sistemas que consistem em vários átomos, esse problema rapidamente se torna insolúvel. O número de equações cresce exponencialmente com cada átomo adicionado. Proteínas, por exemplo, são constituídas de longas cadeias de moléculas que podem se tornar importantes componentes biológicos e fontes de doenças, dependendo da estrutura que formam. Embora as proteínas possam ser moléculas relativamente grandes, elas são tão pequenas que a transição clássico-quântica e os algoritmos que conseguem lidar com isso tornam-se extremamente importantes para tentar entender e prever como essa ou aquela proteína se dobrará.
Para estudar aspectos de uma transição clássica-quântica em um computador quântico, os pesquisadores primeiro precisam de um meio para determinar quão próximo um sistema quântico está do comportamento clássico, já que os objetos quânticos têm as características de partículas e ondas. Em alguns casos, eles interagem como pequenas bolas de bilhar e, em outras, interagem umas com as outras como ondas, reforçando ou reprimindo umas às outras devido à interferência. Felizmente, quando não há interferência, o sistema quântico pode ser descrito usando probabilidades clássicas intuitivas, em vez de métodos mais sofisticados de mecânica quântica.
O algoritmo desenvolvido por cientistas da LANL determina quão próximo um sistema quântico é do comportamento clássico. O resultado de seu trabalho é uma ferramenta que eles podem usar para pesquisar o comportamento clássico em sistemas quânticos e entender como os sistemas quânticos que nos cercam na vida cotidiana se transformam em objetos sujeitos à lei da física clássica que entendemos.
.