Създадена е квантова симулация на живота

Испански специалисти първи в света създадоха квантова версия на изкуствен живот и представиха първите примери за квантова еволюция, даващи възможност на физиците да разберат, по какъв начин възниква сложността в квантовия свят и да отговорят на някои въпроси относно възникването на органичния живот.

Информатиците отдавна се занимават с изкуствени форми на живот, състоящи се от компютърен код. В цифровата симулация на живота всичко се случва подобно на органичния свят. Най-устойчивият и приспособен към околната среда код оставя голямо „потомство“ във вид на вторични кодове, а неприспособеният умира. С други думи, кодът еволюира. С помощта на тези симулации се изучават различните аспекти на еволюцията и принципното възникване на сложността. Това е класически процес, протичащ с обикновени нютоновски стъпки.

Но в реалния свят съществува квантовата механика и нейните странни феномени. Пред учените възникна въпросът, каква е ролята на квантовата механика в еволюцията и възникването на живота. За да се отговори на този въпрос, започна създаването на изкуствени квантови форми на живота.

Унаи Алварес-Родригес и неговите колеги споделиха следната идея: квантовият живот условно е разделен на две части – генотип и фенотип. Както при въглеродния живот, квантовият генотип се състои от квантова информация, която описва генетичния код на индивида. Генотипът е част от квантовата единица на живота, която се предава от едно поколение на друго. Фенотипът е проявата на генотипа, която взаимодейства с реалния свят – това е „тялото“ на индивида.

Всяка единица квантов живот се състои от два кубита – един за генотипа и един за фенотипа. „Целта на нашето изследване е пресъздаването на характерните особености на дарвиновата еволюция, приспособена към квантовите състояния и алгоритми“ – подчертаха учените.

Първата стъпка в този революционен модел е размножаването. На квантово ниво това е решено чрез квантовата заплетеност. В обикновената еволюция има два варианта: чрез полова рекомбинация, когато се съчетават генотипите на два индивида, или чрез мутация, когато се осъществяват случайни промени в генотипа. Алварес-Родригес е избрал втория път, въвеждайки ротация на квантовите състояния във вид на случайни промени при предаването на квантовата информация.

Тази теория бе проверена с помощта на 5-кубитовия квантов компютър IBM QX. Резултатите съвпаднаха с теорията.

Развитието на квантовите компютри ще даде възможност за усложняване на модела и създаването на по-сложни форми на симулация на „квантов живот“. Алварес-Родригес счита, че неговият експеримент ще стане важен инструмент в изучаването на сложния квантов свят.