Un proyecto de la UPV / EHU-Universidad del País Vasco ha implementado por primera vez un modelo de vida artificial cuántica en un ordenador cuántico.
El grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), dirigido por el catedrático Ikerbasque Enrique Solano del Departamento de Química Física de la UPV / EHU, ha desarrollado un protocolo biomimético cuántico que reproduce el proceso característico de la evolución darwiniana adaptado al lenguaje de los algoritmos cuánticos y la computación cuántica. Los investigadores anticipan un futuro en el que el aprendizaje automático, La inteligencia artificial y la propia vida artificial se combinarán a escala cuántica.
Un escenario de inteligencia artificial podría ver el surgimiento de modelos de organismos simples capaces de experimentar las diversas fases de la vida en un entorno virtual controlado. Las computadoras cuánticas podrían habilitar un protocolo de vida artificial que codifique comportamientos cuánticos pertenecientes a sistemas vivos, incluida la autorreplicación, mutación, interacción entre individuos, nacimiento y muerte. Los investigadores ejecutaron un modelo de este tipo en una computadora cuántica en la nube IBM ibmqx4.
Esta es la primera realización experimental en una computadora cuántica de un algoritmo cuántico de vida artificial que sigue las leyes de evolución de Darwin. El algoritmo sigue un protocolo que los investigadores denominan biomimético, y que codifica comportamientos cuánticos adaptados a los mismos comportamientos de los sistemas vivos. La biomimética cuántica implica reproducir en sistemas cuánticos determinadas propiedades exclusivas de los seres vivos. Los investigadores habían logrado previamente imitar la vida, seleccion natural, aprendizaje y memoria mediante sistemas cuánticos. Esta investigación tiene como objetivo diseñar un conjunto de algoritmos cuánticos basados en la imitación de procesos biológicos, que tienen lugar en organismos complejos, y transferirlos a una escala cuántica.
Vida artificial cuántica con un futuro prometedor
En el escenario de vida artificial que diseñaron, un conjunto de modelos de organismos simples lograron las fases más comunes de la vida en un entorno virtual controlado, demostrando que los sistemas cuánticos microscópicos son capaces de codificar características cuánticas y comportamientos biológicos que normalmente están asociados con los sistemas vivos y la selección natural.
Los modelos fueron considerados como unidades de vida cuántica, cada uno de los cuales se compone de dos qubits que actúan como genotipo y fenotipo, respectivamente, donde el genotipo contiene la información que describe el tipo de unidad de vida, y esta información se transmite de generación en generación. Por el contrario, el fenotipo, las características que muestran los individuos, están determinadas tanto por la información genética como por la interacción de los propios individuos con el medio ambiente.
Para poder considerar los sistemas como organismos de vida artificial, los investigadores simularon el nacimiento y la evolución, autorreplicación, e interacción entre las personas y el medio ambiente, que degrada gradualmente el fenotipo del individuo a medida que envejece y termina en un estado que representa la muerte. El protocolo también considera la interacción entre individuos y mutaciones, que se implementan en rotaciones aleatorias de qubits individuales.
Esta prueba experimental representa la consolidación del marco teórico de la vida artificial cuántica en un sentido evolutivo, pero a medida que el modelo se amplía a sistemas más complejos, será posible implementar emulaciones cuánticas más precisas con una complejidad creciente hacia la supremacía cuántica, según los autores.
Del mismo modo, esperan que estas unidades de vida artificial y sus posibles aplicaciones tengan profundas implicaciones para la comunidad de la simulación cuántica y la computación cuántica en una variedad de plataformas cuánticas, ya sean iones atrapados, sistemas fotónicos, átomos neutros o circuitos superconductores.
Enrique Solano, director del grupo QUTIS y líder de este proyecto, dice, "Se han establecido las bases para abordar diferentes niveles de complejidad clásica y cuántica. Por ejemplo, se podría considerar el crecimiento de poblaciones de individuos cuánticos con criterios de género, sus objetivos de vida como individuos y como grupos, comportamientos automatizados sin controles externos, procesos de robótica cuántica, sistemas cuánticos inteligentes, hasta que se pueda superar el umbral de supremacía cuántica que solo podría alcanzar una computadora cuántica. Lo que surgiría después de eso serían preguntas terriblemente arriesgadas, como adivinar el origen microscópico de la vida misma, el desarrollo inteligente de individuos y sociedades, o abordar el origen de la conciencia y la creatividad animal y humana. Este es solo el comienzo; estamos en el comienzo del siglo XXI y tendremos muchos sueños de fantasía y preguntas a las que seremos capaces de responder ".
