Ученые из Университета Страны Басков создали симуляцию жизни на квантовом компьютере. Результаты подтвердили более ранние модели и открыли новые области для дальнейших изучений.

Создание искусственной жизни на компьютере было предметом множества экспериментов, но современное программное обеспечение чаще всего имеет классический, ньютоновский подход к таким моделям, предоставляя пошаговые логические прогрессии. Мы знаем, что реальный мир добавляет толику «квантовости» к этой смеси: странные феномены, происходящие как на микроуровнях, так и на макроуровнях. В новом исследовании, описанном в статье журнала Scientific Reports, ученые попытались применить такую же непредсказуемость к компьютерным симуляциям.

Другими словами, симуляции больше не ограничены единицами и нулями. Теперь в них могут происходить случайности, подобные тем, что бывают в ежедневной жизни. Это, в свою очередь, открывает новую область для изучения.

«Цель предложенной модели — воспроизведение характерных процессов дарвиновской эволюции, адаптированные к языку квантовых алгоритмов и квантовых вычислений», — пишут исследователи из Университета Страны Басков в Испании.

Инициализация генотипа перед тремя событиями частичного клонирования / © University of the Basque Country

При помощи квантового компьютера IBM QX4 ученые закодировали единицы квантовой жизни, состоящие из двух кубитов: один представляет собой генотип (генетический код, передаваемый через поколения), другой — фенотип (внешнее проявление этого кода, или «тело»).

Эти единицы были запрограммированы на репродукцию, мутации, развитие и смерть с частичным использованием запутанности подобно реальным живым существам. Случайные изменения привносились посредством вращений квантовых состояний, например, для симуляции мутаций.

Хорошая новость заключается в том, что проведенные квантовые вычисления совпали с теоретическими моделями, разработанными командой в 2015 году. Конечно, мы еще далеки от того, чтобы ответить на самые сложные вопросы о жизни, Вселенной и вообще обо всем, но исследование показывает, что это в принципе возможно.

Модель также совпадает с исследованием, ранее опубликованным этой же командой, в котором естественный отбор, обучение и память имитировались в теоретической квантовой модели. Теперь теория совершила свои первые практические шаги внутри настоящего квантового компьютера.

«Вопрос о том, имеет ли происхождение жизни действительно квантово-механический характер, мы оставляем открытым, — объясняют ученые. — Мы доказали, что микроскопические квантовые системы могут эффективно шифровать квантовые признаки и биологическое поведение, которые обычно ассоциируются с живыми системами и естественным отбором».