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Los físicos del grupo de investigación QUTIS Quantum Biomimetics y Quantum Artificial Life del Departamento de Química Física de la Universidad del País Vasco en España han aprovechado el poder sin precedentes de la computadora IBM Q Cloud Quantum, recientemente disponible para uso público (IBM hace 20 qubit máquina de computación cuántica disponible como servicio en la nube): para reproducir las características distintivas de la vida y la evolución darwinianas en sistemas cuánticos microscópicos, demostrando que pueden codificar de manera eficiente las características cuánticas y los comportamientos biológicos que generalmente están asociados con los sistemas vivos y la selección natural.
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Las características fundamentales de la evolución capturadas en el sistema incluyen la interacción entre individuos, la autorreplicación, la adaptación generacional y las mutaciones hereditarias transmitidas a través de la transferencia de información cuántica enredada. El mecanismo de autorreplicación empleado por los investigadores se basa en dos eventos de clonación cuántica parcial: una operación que enreda el genotipo o el fenotipo con un estado en blanco, y copia un cierto valor de expectativa del qubit original en ambos qubits de resultados.
El ingrediente final es la interacción entre individuos, que intercambian condicionalmente los fenotipos dependiendo de los genotipos. Este comportamiento se logra a través de una operación unitaria de cuatro qubits, donde los genotipos y fenotipos juegan el papel de qubits de control y objetivo, respectivamente. La conjunción de estos componentes conduce a un escenario cuántico darwiniano mínimo pero consistente.
Del informe:
Vida artificial cuántica en una computadora IBM Quantum
Presentamos la primera realización experimental de un algoritmo cuántico de vida artificial en una computadora cuántica. El protocolo de biomimética cuántica codifica comportamientos cuánticos personalizados que pertenecen a sistemas vivos, a saber, autorreplicación , mutación , interacción entre individuos y muerte , en la computadora cuántica en la nube de IBM.
En este experimento, el enredo se extiende a través de generaciones de individuos, donde las características genuinas de información cuántica se heredan a través de redes genealógicas. Como prueba de principio pionera , los datos experimentales se ajustan con precisión al modelo teórico ideal .
A partir de entonces, estos y otros modelos de vida artificial cuántica, para los cuales ningún dispositivo clásico puede predecir su evolución de supremacía cuántica, pueden explorarse más en nuevas generaciones de computadoras cuánticas. La biomimética cuántica, el aprendizaje automático cuántico y la inteligencia artificial cuántica avanzarán de la mano a través de niveles más complejos de complejidad cuántica.
Los investigadores prevén un rico campo de investigación que surge de la confluencia de la vida cuántica y natural:
Se espera que la creación de estas unidades vivas cuánticas y sus posibles aplicaciones tengan profundas implicaciones en la comunidad de la simulación cuántica y la computación cuántica en una variedad de plataformas cuánticas. En general, los experimentos presentados aquí implican la validación de la vida artificial cuántica en el laboratorio y, en particular, en las computadoras cuánticas en la nube , como la de IBM.
Otro paso interesante sería el desarrollo de dispositivos cuánticos autónomos siguiendo los resultados teóricos y experimentales en autómatas celulares cuánticos. Nuestros individuos cuánticos están impulsados por un esfuerzo de adaptación a lo largo de las líneas de una evolución cuántica darwiniana , que transfiere efectivamente la información cuántica a través de generaciones de estados entrelazados de múltiples bits más grandes. Creemos que los resultados y la visión presentados, tanto en teoría como en experimentos, deberían elevar esta innovadora línea de investigación como uno de los principales estandartes en el futuro de las tecnologías cuánticas.
El mismo grupo de investigación publicó el informe Vida Artificial en Tecnologías Cuánticas el año pasado:
Desarrollamos un protocolo de información cuántica que modela los comportamientos biológicos de las personas que viven en un escenario de selección natural. La evolución artificialmente diseñada de las unidades de vida cuánticas muestra las características fundamentales de la vida en un entorno común, como la autorreplicación , la mutación , la interacción de los individuos y la muerte . Proponemos cómo imitar estas características bioinspiradas en un formalismo mecánico cuántico, lo que permite una implementación experimental que se puede lograr con las plataformas cuánticas actuales. Este resultado allana el camino para la realización de la vida artificial y la evolución encarnada con tecnologías cuánticas.
Enlaces
- Grupo QUTIS, Departamento de Química Física, Universidad del País Vasco, España.
- Biomimética cuántica y vida artificial cuántica – QUTIS
- arXiv [1711.09442] Vida artificial cuántica en una computadora IBM Quantum
- El futuro es cuántico – IBM Research
- Computación cuántica
- La experiencia de IBM Q
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- IBM anuncia una máquina cuántica pionera
