Un projet de l'UPV/EHU-Université du Pays Basque a pour la première fois implémenté un modèle de vie artificielle quantique sur un ordinateur quantique.
Le groupe de recherche Technologies quantiques pour les sciences de l'information (QUTIS), dirigé par le Professeur Ikerbasque Enrique Solano du Département de Chimie Physique de l'UPV/EHU, a développé un protocole biomimétique quantique qui reproduit le processus caractéristique de l'évolution darwinienne adapté au langage des algorithmes quantiques et de l'informatique quantique. Les chercheurs anticipent un avenir dans lequel l'apprentissage automatique, l'intelligence artificielle et la vie artificielle elle-même seront combinées à l'échelle quantique.
Un scénario d'intelligence artificielle pourrait voir l'émergence de modèles d'organismes simples capables d'expérimenter les différentes phases de la vie dans un environnement virtuel contrôlé. Les ordinateurs quantiques pourraient permettre un protocole de vie artificielle qui code les comportements quantiques appartenant aux systèmes vivants, y compris l'auto-réplication, mutation, interaction entre les individus, naissance et mort. Les chercheurs ont exécuté un tel modèle sur un ordinateur quantique en nuage IBM ibmqx4.
Il s'agit de la première réalisation expérimentale sur ordinateur quantique d'un algorithme de vie artificielle quantique suivant les lois de l'évolution de Darwin. L'algorithme suit un protocole que les chercheurs appellent biomimétique, et qui code des comportements quantiques adaptés aux mêmes comportements des systèmes vivants. La biomimétique quantique consiste à reproduire dans les systèmes quantiques certaines propriétés exclusives aux êtres vivants. Les chercheurs avaient auparavant réussi à imiter la vie, sélection naturelle, apprentissage et mémoire au moyen de systèmes quantiques. Cette recherche vise à concevoir un ensemble d'algorithmes quantiques basés sur l'imitation de processus biologiques, qui se déroulent dans des organismes complexes, et les transférer à une échelle quantique.
La vie artificielle quantique avec un avenir prometteur
Dans le scénario de vie artificielle qu'ils ont conçu, un ensemble de modèles d'organismes simples accomplissant les phases de vie les plus courantes dans un environnement virtuel contrôlé, prouver que les systèmes quantiques microscopiques sont capables de coder des caractéristiques quantiques et des comportements biologiques qui sont normalement associés aux systèmes vivants et à la sélection naturelle.
Les modèles étaient considérés comme des unités de vie quantique, dont chacun est composé de deux qubits qui font office de génotype et de phénotype, respectivement, lorsque le génotype contient les informations qui décrivent le type d'unité de vie, et cette information est transmise de génération en génération. Par contre, le phénotype, les caractéristiques affichées par les individus, sont déterminés par l'information génétique ainsi que par l'interaction des individus eux-mêmes avec l'environnement.
Pouvoir considérer les systèmes comme des organismes de vie artificielle, les chercheurs ont simulé la naissance et l'évolution, auto-réplication, et l'interaction entre les individus et l'environnement, qui dégrade progressivement le phénotype de l'individu au fur et à mesure qu'il vieillit et aboutit à un état représentant la mort. Le protocole prend également en compte l'interaction entre les individus ainsi que les mutations, qui sont implémentés dans des rotations aléatoires de qubits individuels.
Ce test expérimental représente la consolidation du cadre théorique de la vie artificielle quantique dans un sens évolutif, mais comme le modèle est étendu à des systèmes plus complexes, il sera possible de mettre en œuvre des émulations quantiques plus précises avec une complexité croissante vers la suprématie quantique, selon les auteurs.
De la même manière, ils s'attendent à ce que ces unités de vie artificielle et leurs applications possibles aient des implications profondes pour la communauté de la simulation quantique et de l'informatique quantique dans une gamme de plates-formes quantiques, si les ions piégés, systèmes photoniques, atomes neutres ou circuits supraconducteurs.
Enrique Solano, directeur du groupe QUTIS et porteur de ce projet, dit, "Les bases ont été établies pour aborder différents niveaux de complexité classique et quantique. Par exemple, on pourrait considérer la croissance de populations d'individus quantiques avec des critères de genre, leur vie vise à la fois en tant qu'individus et en tant que groupes, comportements automatisés sans contrôles externes, processus de robotique quantique, systèmes quantiques intelligents, jusqu'à ce que le seuil de suprématie quantique qui ne pouvait être atteint que par un ordinateur quantique puisse être dépassé. Ce qui émergerait après ce serait des questions terriblement risquées, comme deviner l'origine microscopique de la vie elle-même, le développement intelligent des individus et des sociétés, ou aborder l'origine de la conscience et de la créativité animale et humaine. Ce n'est que le début; nous sommes au début du 21ème siècle et nous aurons beaucoup de rêves et de questions fantastiques auxquels nous pourrons répondre."
