Un ordenador cuántico de 6 átomos de rubidio podría imitar al cerebro humano
Las simulaciones realizadas en un ordenador cuántico
hecho de 6 átomos de rubidio sugieren que podría ejecutar un algoritmo simple
inspirado en el cerebro humano, capaz de aprender a recordar y tomar decisiones
sencillas. Los átomos podrían ser controlados eficazmente por láseres, para
reproducir así el funcionamiento de la sinapsis cerebral.
Un equipo internacional de científicos liderado por
Rodrigo Araiza Bravo, de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, ha
logrado diseñar un modelo de ordenador cuántico con átomos gigantes controlados
por luz láser, que según las pruebas realizadas podría llegar a reproducir
algunas funciones del cerebro humano, como la memoria y la toma de decisiones.
Al mismo tiempo, aprovecha las ventajas del aprendizaje automático cuántico
(QML, según las siglas en inglés).
Según explican los investigadores en un nuevo
estudio publicado recientemente en ArXiv, la informática cuántica promete
combinar las ventajas del aprendizaje automático con el mayor poder de cálculo
de los ordenadores cuánticos. Sabemos que el aprendizaje automático es una rama
de la Inteligencia Artificial (IA) que logra desarrollar algoritmos capaces de
hacer que las máquinas aprendan por su cuenta.
Sin embargo, si a eso le sumamos el potencial de los
ordenadores cuánticos es fácil advertir que el aprendizaje automático cuántico
podría suponer un avance sin precedentes. Recordemos que mientras el bit es la
unidad básica de los ordenadores tradicionales, el cúbit cumple una función
análoga en los ordenadores cuánticos. Su principal ventaja radica en que puede
utilizar los fenómenos de superposición de la mecánica cuántica para lograr una
combinación lineal de dos estados, incrementando notablemente su potencial con
respecto al bit.
A pesar de esto, los dispositivos cuánticos plantean
desafíos de ingeniería para aprovechar las ventajas del aprendizaje automático
cuántico y poder traducirse en herramientas prácticas. Principalmente, son
extremadamente sensibles al “ruido” y la influencia del entorno, generando diversas
fallas que, por el momento, se han transformado en el cuello de botella que la
informática cuántica aún no ha podido superar.
¿Será el rubidio la solución?
Ahora, Bravo y sus colegas han logrado diseñar un
modelo de red neuronal artificial cuántica que utiliza 6 átomos de rubidio, que
tienen un diámetro de gran tamaño porque algunos de sus electrones orbitan los
núcleos a una mayor distancia, para crear un ordenador cuántico teórico que
puede replicar el aprendizaje de varias tareas cognitivas propias del cerebro
humano, como la multitarea, la toma de decisiones y la memoria a largo plazo.
Según un artículo publicado en New Scientist, además
de aprovechar las ventajas de la mecánica cuántica, el sistema puede manejarse
con relativa facilidad a través de láseres, ya que los átomos de rubidio son
extremadamente sensibles a la luz. El equipo de científicos demostró que el
ordenador cuántico es capaz de tomar decisiones sencillas: entrenó a la red
neuronal para seleccionar entre dos pulsos láser, logrando que el sistema
eligiera por su cuenta el más fuerte.
Del mismo modo, los investigadores repitieron la
tarea de toma de decisiones pero con un retraso de una décima de microsegundo
entre los dos láseres, para obligar al ordenador cuántico a aprender a recordar
las características del primer pulso hasta que se le presente el segundo. De
esta manera, confirmaron que podía desarrollar habilidades de memoria.
Según los investigadores, el equipo ya trabaja en la
construcción del ordenador cuántico y en la posibilidad de incorporar un mayor
número de átomos de rubidio, incrementando así su potencial.
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