Pesquisadores espanhóis desenvolveram algoritmos de inteligência artificial para serem rodados em computadores quânticos. Reunindo física, biologia e computação quântica, a equipe usou simuladores – já que computadores quânticos poderosos o suficiente ainda não estão disponíveis – para criar algoritmos evolutivos que imitam a vida, a seleção natural, a aprendizagem e a memória.
Esses algoritmos são essenciais para o próprio desenvolvimento dos computadores quânticos, que precisam de programas confiáveis para que seu funcionamento possa ser atestado.
Como os novos algoritmos reproduzem em sistemas quânticos certas propriedades exclusivas de entidades vivas, Unai Alvarez Rodriguez e seus colegas da Universidade do País Basco cunharam um novo termo para descrever seu trabalho: biomimética quântica.
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Segundo divulgado pelo site Inovação Tecnológica, o primeiro algoritmo recria um ambiente de seleção natural, no qual os qubits funcionam como indivíduos que se replicam, sofrem mutações, interagem com outros indivíduos e com o meio ambiente, e até atingem um estado equivalente à morte. “Nós desenvolvemos esse mecanismo final para que os indivíduos tenham uma vida útil finita”, explicou o pesquisador. Assim, ao combinar todos os elementos, o sistema não tem uma solução única e clara. “Abordamos o modelo de seleção natural como uma disputa entre diferentes estratégias nas quais cada indivíduo seria uma estratégia para resolver o problema e a solução seria a estratégia capaz de dominar o espaço disponível”, detalhou Rodriguez.
Por sua vez, o algoritmo para simular a memória é um sistema governado por equações, que apresentam uma dependência de seus estados anteriores e futuros, de modo que a maneira como o sistema muda “não depende apenas de como ele é agora, mas de onde estava há 5 minutos e de onde vai estar daqui a 5 minutos”, explicou Rodriguez.
Finalmente, no algoritmo quântico relativo ao processo de aprendizagem de máquina, foram desenvolvidos mecanismos para otimizar tarefas bem definidas, melhorar os algoritmos clássicos e melhorar as margens de erro e a confiabilidade das operações.
Um resultado inesperado foi que os pesquisadores conseguiram codificar uma função em um sistema quântico, mas não escrevê-la diretamente; o sistema fez isso de forma autônoma, ou seja, ele ‘aprendeu’ por meio do mecanismo projetado para que isso acontecesse.
“Apesar de terem sido feitas em modo teórico, as simulações que propomos foram concebidas para que possam ser rodadas em experimentos, em diferentes tipos de plataformas quânticas, como armadilhas de íons, circuitos supercondutores e guias de ondas fotônicas, entre outros. Para isso, contamos com a colaboração dos grupos experimentais”, finalizou Rodriguez.