Seres vivos cuánticos: cuando los átomos nacen, se reproducen y mueren
El ecólogo Thomas S. Ray decidió dejar funcionando toda la noche el programa que acababa de desarrollar. Era finales de 1989 y los ordenadores tenían una capacidad muy limitada. Ray había escrito una serie de pequeños programas muy sencillos que trataban de competir por la memoria y el tiempo de procesado.
El científico encontró a la mañana siguiente algo totalmente inesperado. Sus sencillos programas se habían replicado, mutado y recombinado sucesivamente hasta formar estructuras complejas y evolucionadas.
Este sencillo juego, que Ray denominó Tierra, dio a luz una rama fundamental de la biología computacional denominada dinámica ecológica y de evolución.
Las posibilidades de la tecnología cuántica
Los ordenadores cuánticos, que usan propiedades únicas como la superposición y el entrelazamiento para incrementar la potencia computacional, podrán realizar en el futuro cálculos fuera del alcance de los ordenadores actuales o clásicos.
Sin embargo, los recursos computacionales con los que cuentan actualmente los chips cuánticos son escasos, con solo unos pocos bits cuánticos disponibles que son poco fiables.
En los últimos años hemos trabajado en una línea de investigación pionera en vida artificial cuántica que denominamos biomimética cuántica. Tratamos de conseguir que los átomos y fotones muestren características propias de los sistemas biológicos.
El primer paso fue desentrañar el mecanismo de reproducción de la información, un proceso muy sutil, ya que la clonación cuántica está prohibida por los fundamentos de la mecánica cuántica.
Después, atacamos el problema del número mínimo de componentes con los que debe contar un individuo cuántico para llevar a cabo las funciones más básicas, como la reproducción o la mutación.
La conclusión es que dos átomos o fotones son suficientes: uno que codifica la información del genotipo y el otro que juega el papel de fenotipo y envejece por interacción con el ambiente. Este resultado es sorprendente porque tendemos a asociar comportamientos biológicos con la emergencia de la complejidad en sistemas macroscópicos.
Seres artificiales en la nube
Posteriormente, hemos comprobado los modelos desarrollados para estas dinámicas en la nube en un ordenador cuántico de IBM que constaba de cinco bits cuánticos. Este trabajo supuso la primera implementación de vida artificial cuántica en un ordenador cuántico, es decir, que simulamos vida cuántica en un sistema físico inerte.
Actualmente estamos investigando la introducción de factores más complejos como, por ejemplo, reemplazar la reproducción asexual por la sexual, mediante el uso de diferentes géneros, que ayude a aumentar la complejidad del sistema.
También estamos considerando estudiar las características de los depredadores y las presas para simular las dinámicas de interacción entre ambos que se dan en la naturaleza, descritas por las ecuaciones de Lotka-Volterra. En definitiva, tenemos la versión cuántica del juego Tierra de Thomas S. Ray al alcance de la mano.
En esta situación, el acceso a ordenadores cuánticos nos permite contar con nuevas reglas de juego (las de la física cuántica) que producirán sin duda resultados incluso más sorprendentes que los de su versión clásica gracias a la existencia de superposición y entrelazamiento cuánticos.
Afortunadamente para nosotros, como mentes científicas curiosas, estos trabajos sugieren preguntas profundas sobre el surgimiento de la complejidad biológica, la conservación de la información y las consecuencias de la interacción entre entes biológicos.
Mikel Sanz, Investigador del grupo Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.