Una investigación de la UPV/EHU implementa por primera vez un modelo de vida artificial cuántica en un ordenador cuántico.  Han creado un protocolo que codifica comportamientos cuánticos propios de sistemas vivos, como la autorreplicación, la mutación, la interacción entre individuos, el nacimiento, la muerte. Los investigadores lo han podido ejecutar en el ordenador cuántico en la nube de IBM ibmqx4.

Así, en un escenario de vida artificial, se daría la circunstancia de que modelos de organismos simples serían capaces de experimentar las diferentes etapas de la vida en un entorno virtual controlado, explican fuentes de la universidad.

El objetivo de esta investigación es, tal como relatan los autores, “diseñar una serie de algoritmos cuánticos basados en la imitación de procesos biológicos, que se dan en organismos complejos, y llevarlos a la escala cuántica, por lo que solamente tratamos de imitar los aspectos claves de estos procesos”.

Así, el grupo de investigación Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), liderado por el profesor Enrique Solano del departamento de Química Física de la UPV/EHU , ha desarrollado un protocolo de biomimética cuántica que reproduce los procesos característicos de la evolución darwiniana, adaptado al lenguaje de los algoritmos y la computación cuántica.

Se trata de la primera realización experimental de un algoritmo cuántico de vida artificial siguiendo las leyes evolutivas de Darwin en una computadora cuántica. El algoritmo sigue un protocolo llamado por los investigadores biomimético, que codifica comportamientos cuánticos adaptados a los mismos comportamientos de los sistemas vivos.

La biomimética cuántica consiste en reproducir en sistemas cuánticos algunas propiedades exclusivas de los seres vivos. Hasta ahora, este grupo de investigación había conseguido imitar mediante sistemas cuánticos la vida, la selección natural, el aprendizaje y la memoria.

Vida artificial cuántica

Los modelos de organismo diseñados los han acuñado como unidades de vida cuántica, cada una de las cuales está compuesta por dos cúbits, que hacen las veces de genotipo y fenotipo, respectivamente, y donde el genotipo contiene la información que describe el tipo de unidad viviente, y esta información se transmite de generación en generación. Por su parte, el fenotipo, las características que muestran los individuos, vienen determinadas tanto por la información genética como por la interacción de los propios individuos con el medioambiente.

Las características básicas de la evolución darwiniana que han simulado con estos sistemas, para poder considerarlos como organismos de vida artificial, han sido el nacimiento y su evolución, la autorreplicación, la interacción entre los individuos y el medioambiente, la cual va degradando el fenotipo del individuo conforme va avanzando en la edad, y termina en un estado que representa la muerte. El protocolo también considera la interacción entre individuos, así como las mutaciones, que se materializan en rotaciones al azar de cúbits individuales.

Esta prueba experimental representa la consolidación del marco teórico de la vida artificial cuántica en un sentido evolutivo, pero conforme vayan escalando el modelo a sistemas más complejos, podrán “realizar emulaciones cuánticas más precisas con una complejidad creciente hacia la supremacía cuántica”, explican los investigadores.

De la misma forma, esperan que estas unidades de vida artificial y sus posibles aplicaciones tengan profundas implicaciones en la comunidad de la simulación cuántica y la computación cuántica en diversidad de plataformas cuánticas, sean iones atrapados, sistemas fotónicos, átomos neutros o circuitos superconductores.

Según Enrique Solano, director del grupo QUTIS y líder de este proyecto, “se han sentado las bases para plantearse diferentes niveles de complejidad clásica y cuántica. Por ejemplo, se podría considerar el crecimiento de poblaciones de individuos cuánticos con criterios de género, sus objetivos vitales tanto individuales como colectivos, comportamientos automatizados sin control externos, procesos de robótica cuántica, sistemas cuánticos inteligentes, hasta llegar a superar el umbral de la supremacía cuántica donde solo un ordenador cuántico podría llegar".

En este punto, señala Solano, "surgen preguntas terriblemente arriesgadas como conjeturar el origen microscópico de la vida misma, el desarrollo inteligente de los individuos y sus sociedades, o plantearse el origen de la conciencia y la creatividad animal y humana. Esto es solo el principio, estamos a inicios del siglo XXI y tendremos muchos sueños y preguntas fantásticas que podremos responder”.