Модель искусственной жизни впервые запустили на квантовом компьютере

Испанские исследователи разработали биомиметический протокол, который воспроизводит процесс дарвиновской эволюции. Его адаптировали для квантовых алгоритмов и уже опробовали на облачном квантовом компьютере IBM.

Созданный учеными Университета Страны басков протокол искусственной жизни кодирует в квантовых битах поведение, свойственное живыми организмам — размножение, рождение, мутацию, взаимодействие между особями и смерть. Он был запущен на облачном квантовом компьютере IBM ibmqx4. Это первая экспериментальная реализация квантового алгоритма дарвиновского процесса эволюции, сообщает Science Daily.

Алгоритм следует протоколу, который разработчики назвали биомеметическим, то есть заимствующим идеи живой природы. В прошлом им уже удавалось имитировать в квантовых системах принципы естественного отбора, обучение и память. Цель нового исследования — создать набор квантовых алгоритмов, основанных на имитации биологических процессов, которые происходят в сложных организмах, и перенести их в квантовый масштаб.

Каждый организм был представлен в виде двух кубитов — аналогов генотипа и фенотипа.

Первый содержал информацию о типе элемента, и эта информация передавалась от поколения к поколению. Фенотип, то есть характеристики отдельного элемента, определялись генетической информацией, а также взаимодействием с окружающей средой.

Чтобы придать системе признаки жизни, разработчики наделили отдельные элементы возможностью взаимодействовать, а окружающую их среду — постепенно разрушать фенотип отдельного элемента, имитируя старение и смерть. Также протокол включал модель мутации, которая выражалась через случайную ротацию кубитов.

Квантовые «организмы» прошли основные фазы искусственной жизни и доказали, что могут кодировать характеристики и биологическое поведение, которое обычно ассоциируется с живыми системами и естественным отбором.

Традиционные компьютеры с трудом справляются с моделированием химических реакций, и ученые обращаются за решением к квантовым машинам. Летом австралийским специалистам впервые удалось спрогнозировать результаты химических реакций с использованием квантовых вычислений.