Um projeto da UPV / EHU-Universidade do País Basco implementou pela primeira vez um modelo de vida artificial quântica em um computador quântico.
O grupo de pesquisa Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), liderado pelo Ikerbasque Professor Enrique Solano do Departamento de Físico-Química da UPV / EHU, desenvolveu um protocolo biomimético quântico que reproduz o processo característico da evolução darwiniana adaptado à linguagem de algoritmos quânticos e computação quântica. Os pesquisadores antecipam um futuro em que o aprendizado de máquina, a inteligência artificial e a própria vida artificial serão combinadas em uma escala quântica.
Um cenário de inteligência artificial poderia ver o surgimento de modelos de organismos simples capazes de vivenciar as várias fases da vida em um ambiente virtual controlado. Os computadores quânticos podem permitir um protocolo de vida artificial que codifica comportamentos quânticos pertencentes a sistemas vivos, incluindo auto-replicação, mutação, interação entre indivíduos, nascimento e morte. Os pesquisadores executaram esse modelo em um computador quântico IBM ibmqx4 em nuvem.
Esta é a primeira realização experimental em um computador quântico de um algoritmo de vida artificial quântica seguindo as leis da evolução de Darwin. O algoritmo segue um protocolo que os pesquisadores chamam de biomimético, e que codifica comportamentos quânticos adaptados aos mesmos comportamentos dos sistemas vivos. A biomimética quântica envolve a reprodução em sistemas quânticos de certas propriedades exclusivas dos seres vivos. Os pesquisadores já haviam conseguido imitar a vida, seleção natural, aprendizagem e memória por meio de sistemas quânticos. Esta pesquisa tem como objetivo projetar um conjunto de algoritmos quânticos baseados na imitação de processos biológicos, que ocorrem em organismos complexos, e transferi-los para uma escala quântica.
Vida artificial quântica com um futuro promissor
No cenário de vida artificial que eles projetaram, um conjunto de modelos de organismos simples cumpria as fases mais comuns da vida em um ambiente virtual controlado, provando que sistemas quânticos microscópicos são capazes de codificar características quânticas e comportamentos biológicos que são normalmente associados com sistemas vivos e seleção natural.
Os modelos foram considerados como unidades de vida quântica, cada um dos quais é composto por dois qubits que atuam como genótipo e fenótipo, respectivamente, onde o genótipo contém as informações que descrevem o tipo de unidade viva, e essa informação é transmitida de geração em geração. Por contraste, o fenótipo, as características apresentadas pelos indivíduos, são determinados tanto pela informação genética quanto pela interação dos próprios indivíduos com o meio ambiente.
Ser capaz de considerar os sistemas como organismos de vida artificial, os pesquisadores simularam nascimento e evolução, auto-replicação, e interação entre os indivíduos e o meio ambiente, que gradativamente degrada o fenótipo do indivíduo à medida que envelhece e termina em um estado que representa a morte. O protocolo também considera a interação entre os indivíduos, bem como mutações, que são implementados em rotações aleatórias de qubits individuais.
Este teste experimental representa a consolidação do arcabouço teórico da vida artificial quântica em um sentido evolutivo, mas à medida que o modelo é ampliado para sistemas mais complexos, será possível implementar emulações quânticas mais precisas com complexidade crescente em direção à supremacia quântica, de acordo com os autores.
Do mesmo jeito, eles esperam que essas unidades de vida artificial e suas possíveis aplicações tenham profundas implicações para a comunidade de simulação quântica e computação quântica em uma variedade de plataformas quânticas, se íons presos, sistemas fotônicos, átomos neutros ou circuitos supercondutores.
Enrique Solano, diretor do grupo QUTIS e líder deste projeto, diz, "As bases foram estabelecidas para abordar diferentes níveis de complexidade clássica e quântica. Por exemplo, pode-se considerar o crescimento das populações de indivíduos quânticos com critérios de gênero, sua vida visa tanto como indivíduos quanto como grupos, comportamentos automatizados sem controles externos, processos de robótica quântica, sistemas quânticos inteligentes, até que o limiar da supremacia quântica que só poderia ser alcançado por um computador quântico possa ser superado. O que surgiria depois disso seriam questões terrivelmente arriscadas, como adivinhar a origem microscópica da própria vida, o desenvolvimento inteligente de indivíduos e sociedades, ou abordando a origem da consciência e da criatividade animal e humana. Este é apenas o começo; estamos no início do século 21 e teremos muitos sonhos fantasiosos e perguntas aos quais seremos capazes de responder. "
