Anche le forme di vita più semplici devono affrontare una raffica infinita di decisioni:dove cercare il sostentamento, Per esempio, o come evitare i predatori. Vari modelli matematici possono imitare questi processi decisionali, giungere alle stesse conclusioni cui potrebbe giungere un organismo vivente. Uno di questi modelli, nota come regola del softmax, offre l'approssimazione più vicina di un essere umano che cerca di massimizzare le proprie vincite da una banca di slot machine.

Masahiko Hara del RIKEN Global Research Cluster, in collaborazione con Song-Ju Kim dell'Istituto nazionale giapponese per la scienza dei materiali e altri ricercatori, ha ora sviluppato un modello teorico basato su punti quantici che supera la regola del softmax nella selezione delle slot machine.

I punti quantici sono minuscoli frammenti di materia di appena nanometri. Il modello sviluppato dal team di ricerca simula la selezione tra due slot machine utilizzando cinque di questi punti disposti in linea:un piccolo punto al centro e una coppia di punti medi e grandi su ciascun lato che rappresentano ciascuna delle due slot machine. Ogni macchina ha una diversa probabilità di vincere il jackpot.

Il sistema sceglie a quale slot machine giocare trasmettendo una "luce di controllo" al grande punto quantico a sinistra oa destra. La slot machine viene quindi "giocata" illuminando una seconda luce sul puntino al centro. Ciò attiva un'eccitazione quantistica condivisa con il punto quantico medio nella macchina scelta. Il punto medio emette questa energia sotto forma di luce, segnalando quale macchina giocare dopo.

Dopo ogni gioco, la spia di controllo si sposta leggermente verso la macchina vincente. Regolando in questo modo l'intensità della luce, il sistema si assesta presto su un equilibrio ottimale tra le due macchine. Se una macchina avesse quattro volte più probabilità di "pagare" rispetto all'altra, il sistema potrebbe vincere più del 98% dei suoi giochi entro 200 tentativi. Se le probabilità di pagamento delle macchine cambiano, anche il sistema di punti quantici si adatta e lo fa più rapidamente rispetto alla regola softmax. Il sistema rappresenta quindi un dispositivo su scala nanometrica in grado di prendere decisioni in modo efficiente e adattivo sfruttando le proprietà ottiche intrinseche dei punti quantici.

Il sistema di trasferimento dell'energia ottica del modello è già stato utilizzato nei sistemi di punti quantici, dice Hara, e il team sta ora cercando di costruire una versione funzionante del proprio decisore. Hara osserva che tali sistemi potrebbero offrire un modo estremamente efficiente per prendere decisioni in attività per tentativi ed errori.