本文发表在《大众科学》的前博客网络上，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
如果你能足够仔细地观察你周围的物体，放大倍数远远超过大多数显微镜所能看到的程度，你最终会到达一个你日常经验中熟悉的规则崩溃的点。在血液细胞和病毒显得巨大，分子进入视野的尺度上，事物不再受我们在高中学到的简单物理定律的约束。
原子——以及构成它们的电子、质子和中子——不像大理石那样存在。相反，它们以云状的形式散布开来，难以理解，并且如果没有量子力学的复杂数学，就无法描述它们。
然而，原子构成分子，而分子又是大理石和我们每天触摸和看到的一切事物的组成部分。自然界显然找到了一种方法，在将量子物体组装成我们周围熟悉的物体时，抑制量子行为。
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像投出的棒球或飞行中的大黄蜂这样遵循经典物理定律的事物，如何由微观层面受量子规则约束的部分组成？这是现代物理学中最深刻的问题之一。为了寻求答案，最近的研究——由能源部科学办公室的高能物理项目资助——应该有助于阐明经典世界是如何从潜在的量子世界中产生的。
一种量子计算算法，由洛斯阿拉莫斯国家实验室和加州大学戴维斯分校的科学家开发，为量子世界和经典世界之间的联系以及当我们从最小尺度放大时必须发生的转变打开了一扇新的窗口。
为了研究量子到经典的转变，物理学家需要评估一个量子系统有多接近经典行为。除了其他效应外，物理学家还必须考虑量子物体受波粒二象性影响的事实。我们通常认为是粒子的东西，例如电子，在某些情况下可以像波一样表现。而我们认为是波的东西，例如光，可以像粒子一样表现，称为光子。在一个量子系统中，粒子的波状状态可以像海浪有时会叠加或相互抵消一样，相互干涉。
一个缺乏干涉的量子系统可以使用经典规则而不是量子规则来描述。新开发的算法搜索无干涉解，称为一致历史，这些解是我们最终在我们所居住的经典世界中观察到的。
对于几个原子的系统，找到一致历史是相当简单的。然而，对于由许多部分组成的系统，量子到经典的转变计算非常难以解决。所涉及的方程数量随着每个添加的原子而急剧增长。事实上，对于不仅仅是几个原子的系统，即使在最强大的超级计算机上，计算也会迅速变得难以处理。
白色十字表示非干涉量子态，对于洛斯阿拉莫斯国家实验室-加州大学戴维斯分校合作开发的一致历史算法分析的一个简单量子问题，这些量子态表现出经典行为。该算法使量子计算机有可能克服研究量子到经典转变的挑战，这些挑战困扰了物理学家几十年。图片来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室
恰如其分的是，新的 consistent-histories 算法依靠量子计算机来克服计算爆炸，并衡量一个量子系统的行为有多接近经典。与操纵由 1 和 0 组成的数据的传统计算机不同，量子计算机将数据存储和操纵为数字的量子组合。类似于原子以量子云的形式存在而不是在单个点存在的方式，量子计算机中的数据不是单个数字，而是多个数字的叠加。
虽然功能强大到足以解决有意义的问题的量子计算机尚未出现，但理论上已经表明它们可以实现卓越的计算，原则上比传统计算机快指数级。使用 consistent-histories 算法，量子计算机有潜力驯服研究量子到经典转变的困难，正是因为它们在与控制原子和其他量子实体的相同规则下运行——这可能是解决困扰物理学家几十年难题的优雅解决方案。