37 natural, entonces se entenderá la importancia que puede tener la computación cuántica para
disminuir el tiempo de exploración de los enlaces biológicamente interesantes
124
. Como se desprende de lo dicho, la naturaleza cuántica de ese “Primer Replicador” posibilitaría la vida,
cuya emergencia destruiría los efectos cuánticos en casi todos los procesos salvo en determinadas excepciones que serían las observadas hoy en día. Por lo tanto, para continuar con
el proyecto de investigación, es necesario describir la naturaleza de ese primer replicador. En este punto existen diferentes candidatos cuánticos.
5.2.1 La Q-vida
Para Paul C. W. Davies, en la transición desde la materia inerte a la vida intermediaría un proceso cuántico. El candidato debería ser un sistema físico capaz de replicarse con gran
precisión en tiempos suficientemente cortos. Tal vez usaría la orientación del espín electrónico o atómico y, por lo tanto, la información estaría codificada en binario. Aventura que podría
tratarse de algún tipo de dispositivo de materia condensada a baja temperatura que podría encontrarse con facilidad en el espacio. A ese primer replicador lo denomina Q-vida. Presenta
como ejemplo un caso simple para ilustrar la naturaleza de la Q-vida:
Considera
125
un conjunto de espines atómicos en cierta configuración A que
interacciona con otra muestra B en la interacción, la evolución del estado o
replicación de :
Se ha borrado la información en B, ya que el proceso es asimétrico e irreversible y va acompañado de un incremento de entropía porque requiere energía para cambiar uno a uno el
espín de B, proceso que se realiza a gran velocidad.
Otro ejemplo más realista sería que el estado creara un estado complementario en el que cada espín fuera el opuesto
como los pares de bases conjugadas. Este modelo no tendría por qué contar con la interacción entre espines
vecinos, situación que le aportaría más capacidad algorítmica. A estas estructuras las denomina Q-replicasa. Una vez que las dos estructuras se ponen en interacción, el salto de los espines, es
decir, la replicación, es del orden de , doce órdenes de magnitud más rápida que la
replicación natural 100 basessegundo. Esta Q-replicasa utilizaría moléculas orgánicas para almacenar memoria al modo del hardware de un ordenador. Ahora el procesamiento cuántico es
más rápido que el DNA o RNA pero necesita un aporte mayor de energía. De esta forma la molécula hubiera desarrollada la vida por sí misma, donde la pérdida de velocidad se
compensaría por el incremento en complejidad, versatilidad y estabilidad de las moléculas, permitiendo que la vida invada todos los entornos con Q-vida. Estima que los límites de la
replicación están acotados por el principio de incertidumbre y por la coreografía del sistema de replicación. Como al final el proceso duplicaría bits y no qubits, esto implica que no emergerían
problemas debido a la decoherencia del sistema.
Otra posibilidad sería que las moléculas pudieran utilizar el poder computacional de la superposición cuántica para explorar simultáneamente todos los posibles enlaces con las
moléculas de su alrededor. Tal vez, a través de la exploración cuántica de una estructura de
124
Ver apartado 4.4.2. sobre Información Cuántica. Recuérdese que los fenómenos cuánticos del entrelazamiento y la superposición de estados, nos aumentan de forma inusitada la velocidad de
procesamiento de la información.
125
Punto por punto extractado de ABBOTT, Derek; DAVIES, Paul C. W. y PATI, Arun K. Eds.. Quantum aspects of life.
London: Imperial College Press, 2008, p. 8.
38 decisión arborescente cuya raíz sea cualquier estado inicial y las ramas cualquier posibilidad en
los estados de configuración del sistema. Las transiciones entre ramas se realizarían a gran velocidad mediante efectos cuánticos como el efecto túnel
126
. Esto acortaría tremendamente el tiempo estocástico que requiere el ensamblaje natural para
conseguir moléculas auto replicativas. Ahora bien se debe explicar por qué una vez utilizada la superposición, el sistema colapsa en una configuración de molécula auto replicativa. La
respuesta es que la interacción con el entorno es la causa del colapso y, por lo tanto, el entorno seleccionaría la configuración de las moléculas auto replicativas. Tal vez, la selección se
produzca por efecto Zenón inverso
127
lo que significa que el ambiente favorece la vida sobre la no vida, por lo que emerge un tipo de teleología.
Al contrario de lo que ocurre con el DNA, en el que la arquitectura replicadora de las moléculas es la portadora de la información, en el caso cuántico, una vez realizada la replicación, la
estructura de la información no es física. El autor ilumina esta afirmación con el ejemplo de los autómatas celulares cuánticos:
“A cellular automaton consists of an infinite array of identical cells, the states of which are simultaneously updated in discrete time steps according to a
deterministic role ”
128
. Bajo ciertas condiciones de contorno, estos autómatas muestran comportamientos complejos. La
clase de autómata más avanzada es la que muestra auto organización desde un estado estocástico. En general la información se pierde cuando se produce la transición entre estados.
Sirva como ejemplo el modelo bidimensional cuadrupolar que requiere cuatro ítems: la dimensión de la muestra, el número de estados posibles para cada célula, el número de células
finito que acotan cada unidad celular y las reglas de transición del autómata.
129
Por supuesto, la computación y algoritmia de las simulaciones es completamente clásica aunque actualmente se
proponen modelos semi cuánticos. Estos proyectos de autómatas celulares cuánticos explotan la idea de que en ausencia de medida el sistema de células “vivo” está formado por la
superposición de los estados de las células vecinas, tanto “vivas” como “muertas”, todas representadas por osciladores clásicos con un determinado periodo, amplitudes entre cero y uno
y fase variable. Este sistema muestra propiedades cuánticas básicas como la interferencia, descubre nuevas características de la complejidad del sistema y formula de manera más
simplificada computacionalmente las propiedades complejas de los modelos clásicos.
Actualmente, la simulación computacional clásica, como el programa Tierra
130
, parece mostrar la incapacidad de la formación espontánea de estructuras auto replicativas biológicas, aunque es
conocida la facilidad para infectar la Red que presentan algunos programas autorreplicativos generados artificialmente virus informáticos.
5.2.2 Las bibliotecas cuánticas combinatorias
