Un progetto dell'UPV/EHU-Università dei Paesi Baschi ha implementato per la prima volta un modello di vita artificiale quantistica su un computer quantistico.
Il gruppo di ricerca Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), guidato dal Professore Ikerbasque Enrique Solano del Dipartimento di Chimica Fisica dell'UPV/EHU, ha sviluppato un protocollo biomimetico quantistico che riproduce il processo caratteristico dell'evoluzione darwiniana adattato al linguaggio degli algoritmi quantistici e dell'informatica quantistica. I ricercatori anticipano un futuro in cui l'apprendimento automatico, l'intelligenza artificiale e la vita artificiale stessa saranno combinate su scala quantistica.
Uno scenario di intelligenza artificiale potrebbe vedere l'emergere di modelli di organismi semplici in grado di vivere le varie fasi della vita in un ambiente virtuale controllato. I computer quantistici potrebbero abilitare un protocollo di vita artificiale che codifica i comportamenti quantistici appartenenti ai sistemi viventi, compresa l'auto-replicazione, mutazione, interazione tra individui, nascita e morte. I ricercatori hanno eseguito un tale modello su un computer quantistico cloud IBM ibmqx4.
Questa è la prima realizzazione sperimentale su un computer quantistico di un algoritmo di vita artificiale quantistica che segue le leggi dell'evoluzione di Darwin. L'algoritmo segue un protocollo che i ricercatori chiamano biomimetico, e che codifica comportamenti quantistici adattati agli stessi comportamenti dei sistemi viventi. La biomimetica quantistica implica la riproduzione nei sistemi quantistici di determinate proprietà esclusive degli esseri viventi. I ricercatori erano precedentemente riusciti a imitare la vita, selezione naturale, apprendimento e memoria mediante sistemi quantistici. Questa ricerca è finalizzata alla progettazione di un insieme di algoritmi quantistici basati sull'imitazione di processi biologici, che avvengono in organismi complessi, e trasferirli su una scala quantistica.
Vita artificiale quantistica con un futuro promettente
Nello scenario di vita artificiale che hanno progettato, un insieme di modelli di organismi semplici ha compiuto le fasi più comuni della vita in un ambiente virtuale controllato, dimostrando che i sistemi quantistici microscopici sono in grado di codificare caratteristiche quantistiche e comportamenti biologici normalmente associati ai sistemi viventi e alla selezione naturale.
I modelli sono stati considerati come unità di vita quantistica, ognuno dei quali è composto da due qubit che fungono da genotipo e fenotipo, rispettivamente, dove il genotipo contiene le informazioni che descrivono il tipo di unità abitativa, e queste informazioni vengono trasmesse di generazione in generazione. Al contrario, il fenotipo, le caratteristiche mostrate dagli individui, sono determinate dalle informazioni genetiche, nonché dall'interazione degli individui stessi con l'ambiente.
Per poter considerare i sistemi come organismi di vita artificiale, i ricercatori hanno simulato nascita ed evoluzione, autoreplicazione, e l'interazione tra gli individui e l'ambiente, che degrada gradualmente il fenotipo dell'individuo mentre invecchia e finisce in uno stato che rappresenta la morte. Il protocollo considera anche l'interazione tra individui e mutazioni, che sono implementati in rotazioni casuali di singoli qubit.
Questo test sperimentale rappresenta il consolidamento del quadro teorico della vita artificiale quantistica in senso evolutivo, ma poiché il modello viene scalato a sistemi più complessi, sarà possibile implementare emulazioni quantistiche più accurate con complessità crescente verso la supremazia quantistica, secondo gli autori.
Nello stesso modo, si aspettano che queste unità di vita artificiale e le loro possibili applicazioni abbiano profonde implicazioni per la comunità della simulazione quantistica e del calcolo quantistico in una gamma di piattaforme quantistiche, se gli ioni intrappolati, sistemi fotonici, atomi neutri o circuiti superconduttori.
Enrique Solano, direttore del gruppo QUTIS e leader di questo progetto, dice, "Sono state stabilite le basi per affrontare diversi livelli di complessità classica e quantistica. Ad esempio, si potrebbe considerare la crescita di popolazioni di individui quantistici con criteri di genere, la loro vita mira sia come individui che come gruppi, comportamenti automatizzati senza controlli esterni, processi di robotica quantistica, sistemi quantistici intelligenti, fino a quando non sarà superata la soglia della supremazia quantistica che potrebbe essere raggiunta solo da un computer quantistico. Ciò che emergerebbe dopo sarebbero domande terribilmente rischiose, come indovinare l'origine microscopica della vita stessa, lo sviluppo intelligente degli individui e delle società, o affrontare l'origine della consapevolezza e della creatività animale e umana. Questo è solo l'inizio; siamo all'inizio del 21° secolo e avremo molti sogni fantastici e domande a cui potremo rispondere".
