Inteligência Artificial chega aos computadores quânticos

Apenas os simuladores quânticos já estão permitindo estudos impensáveis há alguns anos - muito mais deverá vir quando essas simulações puderem rodar em computadores quânticos reais.[Imagem: IQOQI/Harald Ritsch]

Inteligência artificial quântica

Pesquisadores espanhóis desenvolveram algoritmos de inteligência artificial para serem rodados em computadores quânticos.

Em um trabalho que une 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.

Na verdade, esses algoritmos são essenciais para o próprio desenvolvimento dos computadores quânticos, que precisam de programas confiáveis para que seu funcionamento possa ser atestado – quem acompanha o desenvolvimento desse campo se lembra certamente do algoritmo de Shor, um algoritmo quântico de fatoração que se tornou uma peça fundamental para a criação dos próprios processadores quânticos.

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.

Biomimética quântica

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 este 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.

Um simulador quântico permite essencialmente “pilotar” átomos para ver como as partículas quânticas se comportam. [Imagem: Britton/NIST]

O algoritmo para simular a memória, por outro lado, consiste em um sistema governado por equações. Essas equações 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 “conseguimos codificar uma função em um sistema quântico, mas não escrevê-la diretamente; o sistema fez isso de forma autônoma, poderíamos dizer que ele ‘aprendeu’ por meio do mecanismo projetado para que isso acontecesse. É um dos mais novos avanços nesta pesquisa,” destacou o pesquisador.

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