Vida cuántica”: los científicos crean “vida artificial cuántica” por primera vez

Vida cuántica”: los científicos crean “vida artificial cuántica” por primera vez

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Vida cuántica”: los científicos crean “vida artificial cuántica” por primera vez

Vida cuántica”: los científicos crean “vida artificial cuántica” por primera vez

“Vida cuántica”: los científicos crean “vida artificial cuántica” por primera vez

Una nueva investigación apasionante proporciona un gran avance que puede ayudar a responder a la pregunta de si el origen de la vida puede explicarse mediante la mecánica cuántica: un nuevo enfoque de uno de los misterios no resueltos más perdurables de la ciencia: cómo surge la vida de la materia inerte, como ¿La “sopa primordial” de moléculas orgánicas que una vez existió en la Tierra?

Por primera vez, con una computadora cuántica, los organismos vivos individuales representados a un nivel microscópico con qubits superconductores se hicieron para “aparearse”, interactuar con su entorno y “morir” para modelar algunos de los principales factores que influyen en la evolución.

“El objetivo del modelo propuesto es reproducir los procesos característicos de la evolución darwiniana, adaptados a los algoritmos cuánticos y la computación cuántica”, informa Science Alerts. Para hacer esto, los investigadores utilizaron una computadora cuántica IBM QX4 de cinco qubits desarrollada por IBM que es accesible a través de la nube. Las computadoras cuánticas utilizan qubits, cuyo valor de información puede ser una combinación de uno y cero. Esta propiedad, conocida como superposición, significa que las computadoras cuánticas a gran escala tendrán mucho más poder de procesamiento de información que las computadoras clásicas.

Los investigadores, liderados por Enrique Solanode la Universidad del País Vasco en España, codificaron unidades de vida cuántica formadas por dos qubits (esos componentes básicos de la física cuántica): uno para representar el genotipo (el código genético aprobado de generación en generación) y uno para representar el fenotipo (la manifestación externa de ese código o el “cuerpo”). Estas unidades fueron programadas para reproducirse, mutar, evolucionar y morir, en parte usando el entrelazamiento cuántico, tal como lo haría cualquier ser vivo real.

La nueva investigación, publicada en Scientific Reports el jueves, es un avance que puede ayudar a responder la pregunta de si el origen de la vida puede explicarse mediante la mecánica cuántica, una teoría de la física que describe el universo en términos de las interacciones entre las partículas subatómicas. .

Este algoritmo cuántico simulaba los principales procesos biológicos, como la autorreplicación, la mutación, la interacción entre individuos y la muerte a nivel de qubits. El resultado final fue una simulación precisa del proceso evolutivo que se desarrolla a nivel microscópico, con la vida, una característica macroscópica compleja que surge de la materia inanimada. Los individuos fueron representados en el modelo utilizando dos qubits. Un qubit representaba el genotipo del individuo, el código genético detrás de cierto rasgo y el otro su fenotipo, o la expresión física de ese rasgo.

Para modelar la autorreplicación, el algoritmo copió el valor esperado (el promedio de las probabilidades de todas las mediciones posibles) del genotipo en un nuevo qubit a través del entrelazamiento, un proceso que vincula los qubits para que la información se intercambie instantáneamente entre ellos. Para explicar las mutaciones, los investigadores codificaron rotaciones aleatorias de qubit en el algoritmo que se aplicaron a los qubits de genotipo.

El algoritmo luego modeló la interacción entre el individuo y su entorno, lo que representó el envejecimiento y finalmente la muerte al tomar el nuevo genotipo de la acción de autorreplicación en el paso anterior y transferirlo a otro qubit a través del enredo. El nuevo qubit representaba el fenotipo del individuo. La vida útil del individuo depende de la información codificada en este fenotipo.

Finalmente, estos individuos interactuaron entre sí, requiriendo cuatro qubits (dos genotipos y dos fenotipos), pero los fenotipos solo interactuaron e intercambiaron información si cumplían ciertos criterios tal como están codificados en sus qubits de genotipo. La interacción produjo un nuevo individuo y el proceso comenzó de nuevo. En total, los investigadores repitieron este proceso más de 24,000 veces.

“Nuestros individuos cuánticos son impulsados ​​por un esfuerzo de adaptación a lo largo de las líneas de una evolución darwiniana cuántica, que transfiere de manera efectiva la información cuántica a través de generaciones de estados enredados multi-qubit más grandes”, escribieron los investigadores.

Si bien la tecnología de computación necesaria para lograr la llamada “supremacía cuántica” aún no ha llegado a su fin, el trabajo de Solano y sus colegas podría eventualmente llevar a computadoras cuánticas que puedan modelar la evolución de manera autónoma sin ser alimentadas por primera vez con un algoritmo diseñado por el hombre.

“Dejamos abierta la cuestión de si el origen de la vida es realmente mecánico cuántico”, explican los investigadores.

“Lo que probamos aquí es que los sistemas cuánticos microscópicos pueden codificar de manera eficiente las características cuánticas y los comportamientos biológicos, generalmente asociados con los sistemas vivos y la selección natural

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