首次在量子計算機上模擬生命游戲

2018-10-09 17:02:54 來源:互聯網 編輯:風云

首次在量子計算機上模擬生命游戲

  量子力學能夠解釋生命現象嗎?如果答案是肯定的,是否存在某種量子算法可以編碼生命本身呢?

  通過IBM超級計算機的最新研究項目,我們離這些重大問題的答案又近了一步。

  為自我復制、變異、個體之間的相互作用以及(不可避免地)死亡相關的行為進行編碼,新創建的量子算法已表明,量子計算機確實可以模擬現實世界中生命形式的一些行為。

  實驗本身仍然屬于原始的概念證明式雛形,但它為進一步深入探討量子力學與生命起源之間的關系打開了大門。

  支配量子物理學現象的原理甚至可能在形成我們的遺傳密碼方面也發揮了作用。

  就像在一個全新的物理層面上玩模擬人生一樣。

  在計算機中創建人工生命早已成為許多經典數字實驗的主題,但是當前的軟件通常采用經典的牛頓力學體系來生成這些模型——一步一步地進行邏輯推進。

  我們知道現實世界本質上是量子化的——在微觀和宏觀層面上發生各種奇怪現象——而新的研究旨在為計算機模型添加同樣的不可預測性。

  換句話說,模擬不再局限于1和0,而是可以引入我們在日常生活中看到的一些隨機性。這有望開辟一個內容豐富的全新領域。

  “模型的目標是重現達爾文進化的特征過程,適應量子算法和量子計算的語言,”來自西班牙巴斯克大學的研究人員寫道。

  使用IBM QX4量子計算機,研究人員編碼了由兩個量子比特(量子物理學的基本構建塊)組成的量子生命單位:一個代表基因型(遺傳密碼在代際之間傳遞),另一個代表表現型(該代碼或“身體”的外在表現)。

  然后為這些基礎單位編寫出復制、變異、進化和死亡的行為,部分使用了糾纏態——就像任何真實生物一樣。

  例如,通過量子態的旋轉引入隨機變化以模擬變異。

  好消息是,這些現實的量子計算與該團隊在2015年提出的理論模型相匹配。

  我們距離從最深層意義上回答生命、宇宙以及一切的終極答案還有很長的路要走 ——而且實際上是在量子計算機中制造人工生命——但僅就目前來看,這條路是行得通的。

  它也與同一團隊去年出版的研究論文完全吻合,其中使用理論量子模型模擬自然選擇、學習和記憶。

  現在,對該理論的驗證,已經成為了現實量子計算機走向實際應用所邁出的第一步。

  與量子力學領域幾乎所有其他事物一樣,科學家們還在學習。

  這里使用的IBM超級計算機僅部分為量子計算機——盡管這些計算機的能力變得越來越強大——完全體的量子計算機目前超出了我們的技術能力。

  研究人員解釋說:“我們開放的問題是,生命起源是否真的是量子力學的。”

  “我們在這里證明的是,微觀量子系統可以有效地編碼量子特征和生物行為,而它們通常與生命系統和自然選擇有關。”

  該研究發表在Scientific Reports。

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