Исследователи Университета Страны Басков (Испания) впервые создали модель живых организмов и их эволюции с помощью квантового компьютера. Статья с результатами работы опубликована в журнале Scientific Reports.
Для создания модели ученые воспользовались чипом для квантовых вычислений IBM ibmqx4. Каждый организм описывался двумя типами кубитов, один из них представлял его генотип, а другой — фенотип. Генотип описывал тип организма и передавался от поколения к поколению. Фенотип определялся двумя факторами, генетической информацией и взаимодействием между организмом и средой. С течением времени фенотип конкретного организма «старел», что подразумевало постепенную потерю кодирующей его информации. Время жизни организма отчасти определялось генотипом.
Каждый организм являлся репликатором, то есть был способен самовоспроизводиться. Либо генотип, либо фенотип становился квантово запутанным с пустым кубитом, в который копировалось математическое ожидание исходного кубита. Пустой кубит затем превращался в генотип организма следующего поколения. Новый генотип, в свою очередь, также связывался с пустым кубитом, куда записывается фенотип организма. В ходе репликации могли возникать ошибки, которые вносили изменения в генотип.
В итоге были созданы многочисленные квантовые организмы, которые взаимодействовали друг с другом, а также с окружающей средой через свои фенотипы. Мутации вносились по определенному закону с помощью квантовых вентилей, преобразующих входные состояния кубитов.
По словам ученых, результаты экспериментов соответствовали ранее разработанной теоретической модели. В будущем это позволит создавать более сложные квантовые модели, эволюцию которых нельзя будет предсказать классическим образом, что даст толчок развитию квантовой биомиметики, квантового машинного обучения и квантовых искусственных интеллектов.