Cómo se estan creando algoritmos que podrían resolver problemas a Nivel Humano?
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La Inteligencia Artificial está rompiendo los moldes de la
experimentación cuántica, escalando el entrelazamiento y la superposición de
estados hasta niveles inimaginables, sin el concurso directo de los
científicos.
La Inteligencia Artificial (IA) está desarrollando experimentos que
trascienden cualquier idea humana y consiguiendo un progreso sorprendente en
las fronteras de la física cuántica experimental, informa Scientific
American.
Detrás de esta proeza está el físico cuántico Mario Krenn, que este
mes ha iniciado un nuevo grupo de investigación en el Instituto Max Planck
para la Ciencia de la Luz, en Alemania, con la finalidad de utilizar
algoritmos de IA como fuente de inspiración en la física cuántica.
Esos algoritmos están orientados al desarrollo de nuevas tecnologías,
incluidos telescopios o microscopios cuánticos mejorados, así como
nuevas fuentes para ordenadores cuánticos.
Nuevas ideas
La orientación principal de este equipo es comprender nuevas ideas y
conceptos de los sistemas de inteligencia artificial, desarrollar
nuevas tecnologías cuánticas y obtener nuevos conocimientos sobre la
física cuántica en sí.
El grupo aplicará dos tecnologías diferentes para el diseño de nuevos
experimentos cuánticos y hardware cuántico: en primer lugar, un nuevo
y potente algoritmo de inteligencia artificial teórico-gráfico, que
permitirá extraer los núcleos conceptuales de las soluciones a arduos
problemas científicos, informa el citado Instituto.
En segundo lugar, el equipo utilizará
tecnologías de Aprendizaje Profundo, que se han aplicado con éxito en
otros campos, como el diseño de materiales, para descubrir cómo
«piensan» los modelos de aprendizaje automático sobre los problemas
científicos más complejos.
Estados entrelazados complejos
El reto es considerable y su trabajo promete interesantes resultados. En
2016, mucho antes de aterrizar en el instituto alemán, Krenn había resuelto
el problema de crear estados entrelazados altamente complejos que
involucraban a múltiples fotones.
Un algoritmo de aprendizaje automático desarrollado por Krenn, y
llamado Melvin, había conseguido la proeza por sí mismo, sin que nadie le
hubiera proporcionado las instrucciones necesarias para generar estados tan
complejos.
Lo que más llamó la atención es que el algoritmo había encontrado la manera
de crear estados entrelazados complejos sin conocimientos previos:
incluso había mejorado una solución experimental (humana) propuesta en los
años 90 del siglo pasado.
Esta revelación ha desencadenado una escalada de experimentos de otros
equipos destinados a probar los fundamentos conceptuales de la mecánica
cuántica con formas diferentes, aprovechando la
potencia de la Inteligencia Artificial.
Potente algoritmo
Krenn tampoco se ha detenido y ha mejorado Melvin con un nuevo
algoritmo de aprendizaje automático llamado Theseus, que es mucho más
potente que su predecesor: será la estrella en los desarrollos del nuevo
equipo investigador del instituto alemán.
Todo este avance tecnológico gira en torno al entrelazamiento cuántico, uno
de los fenómenos más desconcertantes de la mecánica cuántica: implica
a dos partículas, cada una ocupando varios estados al mismo tiempo, una
experiencia conocida como superposición.
Cuando dos partículas, como los átomos, los fotones o los electrones, se
entrelazan, experimentan además un vínculo inexplicable que se mantiene
incluso si las partículas están en lados opuestos del universo.
Mientras están entrelazadas, el comportamiento de las partículas está ligado
entre sí.
El entrelazamiento cuántico y la superposición de estados se han ido
complejizando con diversos intentos de explorarlos no con dos, sino con más
partículas, especialmente con fotones o partículas de luz.
Escalada cuántica
Krenn es uno de los que ha escalado los efectos del entrelazamiento cuántico
implicando no solo a más fotones, sino también aumentando el número de
superposiciones de estados cuánticos gracias a la IA.
La superposición cuántica ocurre cuando una partícula elemental posee
simultáneamente dos o más estados, como pasa por ejemplo con los fotones:
pueden permanecer en dos lugares diferentes al mismo tiempo, algo
inimaginable en el mundo físico ordinario.
Estos estados superpuestos pueden escalarse con más fotones y prometen
comunicaciones cuánticas más seguras y rápidas: tres fotones podrían estar
en una superposición de tres estados y conseguir cúbits en un estado
cuántico tridimensional.
Si un bit es la unidad básica de información en la computación clásica
binaria (basada en 1 y 0), y un cúbit es su equivalente cuántico (utiliza la
superposición para gestionar estados simultáneos de 1 y 0), en los nuevos
estados superpuestos complejos se habla de sistemas ternarios (trits)
cuánticos llamados cútrits, que conllevan una superposición de al menos tres
estados básicos. La escalada cuántica no tiene límites teóricos.
Entrelazamiento de alta dimensión
El algoritmo Melvin consiguió esa complejidad ternaria de estados y puso de
manifiesto que su configuración podría usarse para generar estados
entrelazados de alta dimensión.
Theseus le supera en capacidad y
promete alcanzar niveles más complejos de entrelazamiento cuántico,
con fotones, cúbits y cútrits de IA pensando por su cuenta.
Estos sofisticados algoritmos no esperan instrucciones humanas para romper
los moldes actuales de la investigación cuántica, sobrepasando incluso la
capacidad humana de idear nuevos experimentos, tal como ya ha pasado.
Nueva fase tecnológica
El diseño de nuevos dispositivos y experimentos se ha basado históricamente
en la intuición de expertos humanos, explican al respecto Krenn y
otros autores en Nature Reviews Physics
La nueva etapa se inspira, sin embargo, en el diseño de
ordenadores que aumentan cada vez más la capacidad de los científicos, particularmente en el ámbito cuántico, añaden.
Este campo es singularmente importante porque la
computación compleja puede resolver dos desafíos importantes de los
experimentos cuánticos: que los fenómenos cuánticos no son intuitivos, y que
el número de posibles configuraciones de experimentos cuánticos se dispara
exponencialmente con la IA, concluyen los autores de este artículo.
Fuente: tendencias21.levante-emv.com
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