Quantum Biomimetics

Abstract

En esta tesis proponemos el concepto de Biomimética Cuántica orientado hacia la reproducción de comportamientos propios de los seres vivos en protocolos de información cuántica. En concreto, las propiedades que aspiramos a imitar emergen como resultado de fenómenos de interacción en diferentes escalas, resultando inaccesibles para un tratamiento matemático acorde al ofrecido por las plataformas de tecnologías cuánticas. Por tanto, el objetivo de la tesis es el de diseñar modelos con cabida para las mencionadas características biológicas pero simplificados de forma que puedan ser adaptados en protocolos experimentales. La tesis se divide en tres partes, una por cada rasgo biológico diferente empleado como inspiración: selección natural, memoria e inteligencia. El estudio presentado en la primera parte culmina con la obtención de un modelo de vida artificial con una identidad exclusivamente cuántica, que no solo permite la escenificación del modelo de selección natural a escala microscópica si no que proporciona un posible marco para la implementación de algoritmos genéticos y problemas de optimización en plataformas cuánticas. En la segunda parte se muestran algoritmos asociados con la simulación de evolución temporal regida por ecuaciones con una dependencia explicita en términos deslocalizados temporalmente. Estos permiten la incorporación de la retroalimentación y posalimentación al conjunto de herramientas en información cuántica. La tercera y última parte versa acerca de la posible simbiosis entre los algoritmos de aprendizaje y los protocolos cuánticos. Mostramos como aplicar técnicas de optimización clásicas para tratar problemas cuánticos así como la codificación y resolución de problemas en dinámicas puramente cuánticas.