Os replicantes quânticos de sistemas responsivos podem ser mais eficientes do que os modelos clássicos, dizem os pesquisadores do Centre for Quantum Technologies, em Cingapura, porque os modelos clássicos precisam armazenar mais informações do passado do que o necessário para simular o futuro. Eles publicaram suas descobertas em npj Quantum Information .

A palavra 'replicante' evoca pensamentos de um mundo de ficção científica onde a sociedade substituiu criaturas comuns por máquinas artificiais que reproduzem seu comportamento. Agora, pesquisadores de Cingapura mostraram que, se essas máquinas forem criadas, eles funcionarão com mais eficiência se aproveitarem a teoria quântica para responder ao ambiente.

Isso segue as conclusões de uma equipe do Centro de Tecnologias Quantum (CQT), publicado em 10 de fevereiro em npj Quantum Information . A equipe investigou 'processos de entrada-saída', avaliar a estrutura matemática usada para descrever dispositivos arbitrários que tomam decisões futuras com base em estímulos recebidos do ambiente. Em quase todos os casos, eles encontraram, um dispositivo quântico é mais eficiente porque os dispositivos clássicos precisam armazenar mais informações do passado do que o necessário para simular o futuro.

"A razão acaba sendo a falta de uma realidade definitiva da teoria quântica, "diz o co-autor Mile Gu, um professor assistente na Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura, quem é afiliado à CQT. "A mecânica quântica tem esse recurso famoso, onde algumas propriedades das partículas quânticas não são apenas desconhecidas antes de serem medidas, mas fundamentalmente não existem em um estado definitivo antes do ato de medição, ", diz ele. A física apenas especifica as probabilidades de o sistema colapsar para cada valor possível, uma vez que a medição é realizada. Isso permite que o sistema quântico, num sentido, fazer mais com menos.

Coautor Jayne Thompson, um pesquisador da CQT, explica mais:"Os sistemas clássicos sempre têm uma realidade definitiva. Eles precisam reter informações suficientes para responder corretamente a cada estímulo futuro possível. Ao projetar um dispositivo quântico para que diferentes entradas sejam como diferentes medições quânticas, podemos reproduzir o mesmo comportamento sem reter uma descrição completa de como responder a cada pergunta individual. "Andrew Garner, outro pesquisador da CQT, e Vlatko Vedral, um investigador principal da CQT e professor da Universidade de Oxford, também contribuiu para o artigo.

As descobertas antecipam trabalhos anteriores. Em 2012, Vedral, Gu e outros provaram um resultado semelhante para outra classe de problemas conhecida como processos estocásticos. Esses são sistemas que possuem dinâmica independente de estímulos externos. Esse resultado acaba de ser colocado em teste experimental por colaboradores da Griffith University, na Austrália. Eles construíram um simulador quântico real de um processo estocástico [ Avanços da Ciência 3, e1601302 (2017)].

Este experimento de prova de princípio usou apenas duas partículas de luz. As primeiras simulações de processos de entrada-saída provavelmente também serão em pequena escala, mas Gu espera finalmente ver tecnologias quânticas simulando como sistemas complexos irão reagir e evoluir em situações da vida real.

"Os processos de entrada-saída são onipresentes por natureza, "diz Vedral." Cada entidade é essencialmente um processo de entrada-saída, de redes neurais que processam entradas anteriores para tomar decisões futuras, a sementes que determinam quando germinar com base em estímulos externos, " ele diz.

"Os humanos há muito são fascinados com a ideia de replicar a natureza por meio de máquinas, do famoso cavaleiro mecânico de Leonardo da Vinci à ficção especulativa de futuros andróides como "Do Androids Dream of Electric Sheep", de Philip K. Dick, que inspirou o filme Blade Runner, "Gu diz." Talvez andróides no futuro, projetado por uma civilização avançada obcecada com eficiência, em vez disso, sonhará com ovelhas quânticas. "