Может ли происхождение жизни быть объяснено с точки зрения законов квантовой механики? И если да, то существуют ли квантовые алгоритмы, в которых непосредственно закодирована жизнь? Частичные ответы на эти вопросы были получены группой ученых, которые провели симуляцию на одном из самых мощных суперкомпьютеров компании IBM. Модель, в которой были закодированы принципы поведения, связанные с саморепликацией, взаимодействиями между индивидуумами, неизбежной смертью и т.п., показала, что специально разработанный квантовый алгоритм может быть запущен на квантовом компьютере, который после этого обретет способности максимально точно подражать некоторым из видов биологических существ из реального мира.
Созданная учеными модель является лишь первой опытной попыткой создания "квантовой жизни", но она прокладывает путь целому новому научному направлению, целью которого является установление отношений между принципами квантовой механики и происхождением жизни.
Создание "искусственной жизни" в недрах компьютеров было предметом научных исследований на протяжении уже нескольких десятков лет. Но все созданные ранее программные модели использовали принципы классической, ньютоновой физики. Но сейчас нам уже известно, что реальный окружающий нас мир тесно связан с явлениями, происходящими на квантовом уровне, и исследования, о которых речь шла выше, добавили принципы квантовой неопределенности к моделированию искусственной цифровой жизни. Другими словами, новая модель не ограничена использованием данных, представленных только в виде логических нулей и единиц, в эту модель введены принципы хаотичности, которую мы наблюдаем каждый день в нашей повседневной жизни.
Используя квантовый компьютер IBM QX4, исследователи создали "единицы квантовой жизни", состоящие из двух кубитов, квантовых битов. Один из кубитов представлял собой "генотип" индивидуума, генетический код, передающийся от поколения к поколению, а второй - "фенотип", наружное проявление генотипа. Индивидуумы из двух кубитов были запрограммированы так, что они могли воспроизводиться, видоизменяться, развиваться и умирать, как обычные живые существа. Кроме этого, в модель были введены случайные изменения квантовых состояний кубитов, что позволило смоделировать мутации цифровых квантовых организмов.
Вычисления этой квантовой модели дали результаты, очень хорошо соответствующие теоретическим моделям, разработанным еще в 2015 году. Но, для того, чтобы дать четкие ответы на некоторые фундаментальные вопросы о жизни, Вселенной и обо всем нас окружающем, ученым придется существенно усложнить используемые ими модели. А это, в свою очередь, потребует таких вычислительных мощностей, которые намного превосходят возможности суперкомпьютера IBM QX4, который считается единственным на сегодняшний день полным квантовых компьютером.
