Avances de la Inteligencia Artificial en la investigación de la mecánica cuántica

Mucho hemos hablado de la Inteligencia Artificial y de los posibles casos de uso que esta tiene, tanto en la industria de Tecnologías de información como en otras, y en la búsqueda siempre han salido nuevas oportunidades de aplicación, entre sus numerosos usos tenemos a la mecánica cuántica. La inteligencia artificial se puede utilizar para predecir las funciones de ondas moleculares y las propiedades electrónicas de las moléculas, también se puede observar el comportamiento del electrón en la molécula, estos datos pueden alimentar a un algoritmo de IA, con la finalidad de que pueda predecir aún más los comportamientos futuros de los electrones en las moléculas.

La mecánica cuántica cuenta con una importante relevancia para nuestras vidas, ya que esta es responsable de los avances tecnológicos que hacen posible la vida moderna. Sin la mecánica cuántica no habría transistores y, por tanto, no habría computadoras personales; no contaríamos con tecnología láser y, por lo tanto, no contaríamos con reproductores de Blu-ray en nuestros hogares.

Investigadores de la Universidad de Warwick, la Universidad Técnica de Berlín y la Universidad de Luxemburgo han ideado juntos formas tan innovadoras de utilizar la IA. Utilizando la mecánica cuántica, el comportamiento de un electrón en una molécula todavía se describe mediante una función de onda. Al igual que los electrones alrededor de átomos aislados, los electrones alrededor de átomos en moléculas están limitados a energías discretas. La región del espacio en la que es probable que se encuentre un electrón de valencia en una molécula se llama orbital molecular. Como un orbital atómico, un orbital molecular está lleno cuando contiene dos electrones con espín opuesto.

Por lo general, la inteligencia artificial se puede utilizar para observar y predecir cualquier comportamiento común consistente. Uno de los ejemplos más tangibles es en el que la IA se utiliza para predecir el comportamiento de compra de las personas y se realiza observando la forma en que la persona compra de forma regular. De manera similar, la IA se puede utilizar para predecir los estados cuánticos de las moléculas, las llamadas funciones de onda, que determinan todas las propiedades de las moléculas. La IA es capaz de hacer esto aprendiendo a resolver ecuaciones fundamentales de la mecánica cuántica. Hacerlo de la forma convencional requiere enormes recursos informáticos de alto rendimiento, que suelen ser el cuello de botella para el diseño computacional de nuevas moléculas especialmente diseñadas para aplicaciones médicas e industriales. Sin embargo, este algoritmo de IA recientemente desarrollado podrá proporcionar predicciones precisas en segundos en una computadora portátil o teléfono móvil.

La investigación muestra que los métodos de IA pueden realizar de manera eficiente los aspectos más difíciles de las simulaciones moleculares cuánticas. En los próximos años, los métodos de IA se consolidarán como una parte esencial del proceso de descubrimiento en química computacional y física molecular.