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如果你能足夠仔細地觀察你周圍的物體，放大倍數遠遠超過大多數顯微鏡所能看到的程度，你最終會到達一個你日常經驗中熟悉的規則崩潰的點。在血液細胞和病毒顯得巨大，分子進入視野的尺度上，事物不再受我們在高中學到的簡單物理定律的約束。
原子——以及構成它們的電子、質子和中子——不像大理石那樣存在。相反，它們以雲狀的形式散佈開來，難以理解，並且如果沒有量子力學的複雜數學，就無法描述它們。
然而，原子構成分子，而分子又是大理石和我們每天觸控和看到的一切事物的組成部分。自然界顯然找到了一種方法，在將量子物體組裝成我們周圍熟悉的物體時，抑制量子行為。
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像投出的棒球或飛行中的大黃蜂這樣遵循經典物理定律的事物，如何由微觀層面受量子規則約束的部分組成？這是現代物理學中最深刻的問題之一。為了尋求答案，最近的研究——由能源部科學辦公室的高能物理專案資助——應該有助於闡明經典世界是如何從潛在的量子世界中產生的。
一種量子計算演算法，由洛斯阿拉莫斯國家實驗室和加州大學戴維斯分校的科學家開發，為量子世界和經典世界之間的聯絡以及當我們從最小尺度放大時必須發生的轉變打開了一扇新的視窗。
為了研究量子到經典的轉變，物理學家需要評估一個量子系統有多接近經典行為。除了其他效應外，物理學家還必須考慮量子物體受波粒二象性影響的事實。我們通常認為是粒子的東西，例如電子，在某些情況下可以像波一樣表現。而我們認為是波的東西，例如光，可以像粒子一樣表現，稱為光子。在一個量子系統中，粒子的波狀狀態可以像海浪有時會疊加或相互抵消一樣，相互干涉。
一個缺乏干涉的量子系統可以使用經典規則而不是量子規則來描述。新開發的演算法搜尋無干涉解，稱為一致歷史，這些解是我們最終在我們所居住的經典世界中觀察到的。
對於幾個原子的系統，找到一致歷史是相當簡單的。然而，對於由許多部分組成的系統，量子到經典的轉變計算非常難以解決。所涉及的方程數量隨著每個新增的原子而急劇增長。事實上，對於不僅僅是幾個原子的系統，即使在最強大的超級計算機上，計算也會迅速變得難以處理。
白色十字表示非干涉量子態，對於洛斯阿拉莫斯國家實驗室-加州大學戴維斯分校合作開發的一致歷史演算法分析的一個簡單量子問題，這些量子態表現出經典行為。該演算法使量子計算機有可能克服研究量子到經典轉變的挑戰，這些挑戰困擾了物理學家幾十年。圖片來源：洛斯阿拉莫斯國家實驗室
恰如其分的是，新的 consistent-histories 演算法依靠量子計算機來克服計算爆炸，並衡量一個量子系統的行為有多接近經典。與操縱由 1 和 0 組成的資料的傳統計算機不同，量子計算機將資料儲存和操縱為數字的量子組合。類似於原子以量子云的形式存在而不是在單個點存在的方式，量子計算機中的資料不是單個數字，而是多個數字的疊加。
雖然功能強大到足以解決有意義的問題的量子計算機尚未出現，但理論上已經表明它們可以實現卓越的計算，原則上比傳統計算機快指數級。使用 consistent-histories 演算法，量子計算機有潛力馴服研究量子到經典轉變的困難，正是因為它們在與控制原子和其他量子實體的相同規則下執行——這可能是解決困擾物理學家幾十年難題的優雅解決方案。