Seguramente, ovelhas quânticas

Androides e replicantes vão sonhar com ovelhas quânticas?

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/04/2017

Os replicantes quânticos podem ser mais eficientes do que os modelos clássicos porque estes têm que armazenar mais informações do que as necessárias para simular o futuro. A ilustração sugere a diferença de recursos necessária entre uma simulação clássica (verde) e quântica (azul).[Imagem: Mile Gu/Jayne Thompson/CQT]

Replicantes

O termo "replicante" evoca pensamentos de um mundo de ficção científica, onde a sociedade substituiu criaturas comuns por máquinas artificiais que replicam seu comportamento.

Pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura demonstraram agora que, se tais máquinas forem realmente criadas, elas funcionarão de forma mais eficiente se se basearem na teoria quântica para reagir ao ambiente.

Jayne Thompson e seus colegas analisaram os chamados "processos de entrada e saída", avaliando a fundamentação matemática usada para descrever dispositivos arbitrários que tomam decisões com base em estímulos recebidos do ambiente.

Realidade indefinida

A equipe descobriu que, em quase todos os casos, um dispositivo quântico é mais eficiente porque os dispositivos clássicos têm que armazenar mais informações do que o necessário para simular o futuro e tomar suas decisões.

"A razão para isso é a ausência de uma realidade definitiva na teoria quântica," explicou Mile Gu, coautor da análise. "A mecânica quântica tem essa característica famosa, onde algumas propriedades das partículas quânticas não são apenas desconhecidas antes de serem medidas, mas fundamentalmente não existem em um estado definitivo antes do ato de medição".

A física quântica especifica apenas as probabilidades de o sistema colapsar para cada valor possível uma vez que a medição seja realizada. Isso permite que o sistema quântico, em certo sentido, faça mais com menos - no âmbito estudado, tome mais decisões com menos informações.

"Os sistemas clássicos sempre têm uma realidade definitiva. Eles precisam reter informações suficientes para responder corretamente a cada possível estímulo futuro. Projetando um dispositivo quântico de modo que diferentes entradas funcionem como diferentes medições quânticas, podemos replicar o mesmo comportamento sem precisar de uma descrição completa de como responder a cada pergunta individual," disse Jayne Thompson.

A previsão anterior da equipe já foi demonstrada na prática - e este novo trabalho é um desdobramento daquele. [Imagem: Matthew S. Palsson et al. - 10.1126/sciadv.1601302]

Deu certo na prática

Se parece tudo muito teórico e nebuloso, e tão distante da realidade quanto os replicantes da ficção científica, é bom saber que essa equipe tem história.

Estes resultados vêm se somar aos obtidos em trabalho anterior, publicado em 2012, quando eles demonstraram um resultado similar para uma outra classe de problemas conhecidos como processos estocásticos, que têm dinâmica independente de estímulos externos - em outras palavras, eles mostraram que a física quântica e mundos como Matrix podem recriar-se mutuamente.

E aquela primeira previsão teórica acaba de ser testada experimentalmente - com êxito - pela equipe de Matthew Palsson, da Universidade de Griffith, na Austrália. Eles construíram um simulador quântico real de um processo estocástico.

Essa prova de conceito usou apenas duas partículas de luz. As primeiras simulações de processos de entrada e saída provavelmente serão feitas também em pequena escala, mas a equipe afirma esperar ver tecnologias quânticas simulando como sistemas complexos vão reagir e evoluir em situações da vida real.

Ovelhas quânticas

"Processos de entrada e saída são onipresentes na natureza," comentou o professor Vlatko Vedral, que é também um dos apoiadores da Teoria do Construtor, que fundamentalmente propõe que o Universo é uma espécie de metamorfo. "Cada entidade é essencialmente um processo de entrada e saída, das redes neurais que processam entradas passadas para tomar decisões futuras, a sementes, que determinam quando germinar com base em estímulos externos."

"Os humanos têm-se fascinado há tempos com a ideia de replicar a natureza através de máquinas, desde o famoso cavaleiro mecânico de Leonardo da Vinci até a ficção especulativa de futuros androides, como o 'Androides Sonham com Ovelhas Elétricas', de Philip K. Dick, que inspirou o filme Blade Runner. Talvez os androides no futuro, projetados por uma civilização avançada obcecada pela eficiência, sonhem na verdade com ovelhas quânticas," concluiu Vedral.

Bibliografia:

Using quantum theory to simplify input-output processes
Jayne Thompson, Andrew J. P. Garner, Vlatko Vedral, Mile Gu
Nature Quantum Information
Vol.: 3, Article number: 6
DOI: 10.1038/s41534-016-0001-3

Experimentally modeling stochastic processes with less memory by the use of a quantum processor
Matthew S. Palsson, Mile Gu, Joseph Ho, Howard M. Wiseman, Geoff J. Pryde
Science Advances
Vol.: 3, no. 2, e1601302
DOI: 10.1126/sciadv.1601302