Prozesu biologikoak imitatzen dituen simulagailu kuantikoa

Euskal Herriko Unibertsitateko ikerketa batek bizia, hautespen naturala, ikaskuntza eta oroimena imitatu ditu simulagailu kuantikoen bidez. Termino berri bat ere sortu dute ikerketa horri esker: biomimetika kuantikoa, sistema kuantikoetan izaki bizidunek soilik dituzten propietate batzuk erreproduzitzea, hain zuzen. Garatutako mekanismoak lagungarri izan litezke konputazio kuantikorako, eta makinen ikaskuntza-prozesua erraztu lezakete.

Unai Alvarez-Rodriguez UPV/EHUko Kimika Fisikoa Saileko ikertzailea da, eta informazio eta teknologia kuantikoetan aditua. Informazio kuantikoak fisika kuantikoa erabiltzen du ataza konputazionalak kodetzeko. Izan ere, konputazio kuantikoak aukera ematen die sistema kuantikoei eragiketa konplexuak egiteko eta haue esker paralelismo konputazional bat ezartzeko maila kuantikoan. Ondorioz, konputazio-sistema klasikoek baino emaitza hobeak eskaintzen ditu.

Alor horretan dauden azterketa-aukera guztietatik, Alvarez-Rodriguezen ikerketa-taldeak prozesu biologikoak imitatzeari ekitea erabaki zuen. “Interesgarria iruditu zitzaigun izaki bizidunek soilik dituzten propietate batzuk erreproduzitzeko gai ziren sistemak sortzea. Hau da, propietate horien dinamika analogoak dituzten informazio-protokoloak diseinatu nahi genituen”. Simulatzaile kuantikoen bitarteaz imitatzeko hautatutako prozesuak hautespen naturala, oroimena eta adimena izan ziren. Horrek eraman zituen, gero, biomimetika kuantikoaren kontzeptua definitzera.

Lehen kasuan, hautespen naturaleko ingurune bat sortu zuten. Ingurune horretan banakoak hainbat egoeretan zeuden: erreplikazioa, mutazioa, beste banako batzuekiko eta inguruarekiko elkarrekintzan eta heriotzaren baliokidea zen egoeran, esaterako. “Banakoek bizitza finitua izan zezaten garatu genuen azken mekanismo hori”, zehaztu du ikertzaileak. Hala, elementu horiek guztiak konbinatuz lortzen den sistemak ez du irtenbide argi eta bakar bat: “hautespen naturaleko eredua estrategien arteko borroka gisa planteatu genuen; banako bakoitza arazoa konpontzeko estrategia bat da, eta eskuragarri dagoen espazioa menderatzeko estrategia da irtenbidea”.

Bestalde, oroimena simulatzeko mekanismoa ekuazio batzuen araberako sistema bat da. Ekuazioak beren iraganeko eta etorkizuneko egoeren mendekoak dira, ordea; beraz, sistema aldatzeko modua “ez dago soilik oraingo egoeraren mende, eragina du 5 minutu lehenagokoak, bai eta hemendik 5 minuturakoak ere”, azaldu du Alvarez-Rodriguezek.

Azkenik, ikaskuntza-prozesuekin lotutako algoritmo kuantikoetan, batetik, ondo zehaztutako zereginak optimizatzeko mekanismoak garatu zituzten, algoritmo klasikoak hobetzeko eta eragiketen errore- eta fideltasun-marjinak hobetzeko. Bestetik, “gai izan ginen funtzio bat sistema kuantiko batean kodetzeko, baina zuzenean idatzi gabe; sistemak modu autonomoan egin zuen. Esan dezagun, “ikasi” egin zuela, guk horretarako diseinatu genuen mekanismoaren bidez. Hori da, hain zuzen, ikerketa honen aurrerapen berritzaileenetako bat”, azpimarratu du ikertzaileak.

Eredu konputazionaletatik mundu errealera

Ikerketan zehar garatutako metodo eta protokolo guztiek askotariko sistemak ebazteko bideak eman dituzte. Oroimenaren atalean, esaterako, Alvarez-Rodriguezek nabarmendu du sistema oso konplexuak ebazteko balio duela metodoak: “Sistema kuantikoak hainbat giro-baldintzatan edo eskalatan errazago eta merkeago aztertzeko erabil litezke”. Hautespen naturalaren alorrean, “gure ekarpena, batez ere, mekanismo kuantiko bat izan da. Hartan oinarritu litezke gero prozesuak eskala kuantikoan automatizatzeko erabil litezkeen sistema autoerreplikatzaileak”, azpimarratu du. Eta, azkenik, ikaskuntzaren atalean, “lortu dugu makinari funtzio bat irakastea aldez aurretik azken emaitza sartu beharrik gabe. Hori oso erabilgarria izango da datozen urteetan, ikusiko dugu”, adierazi du.

Ikerketan garatutako eredu guztiak eredu konputazionalak izan dira. Edonola ere, Alvarez-Rodriguezek argi utzi du bere ikerketa-taldearen ideia nagusietako bat dela “zientzia mundu errealean gertatzen dela. Guk egiten dugun guztiak, handiagoa edo txikiagoa, baina aplikazio zuzena du. Guk planteatu ditugun simulazioak, nahiz eta modu teorikoan eginak izan, esperimentuetan eta hainbat eratako plataforma kuantikoetan gauzatzeko diseinatuta daude: ioi harrapatuak, zirkuitu supereroaleak eta gidari fotonikoak, besteak beste. Horretarako, talde esperimentalen laguntza dugu”.

Iturria:
UPV/EHUko komunikazio bulegoa: Adimen artifiziala, baita sistema kuantikoetan ere.