Ett projekt av UPV/EHU-universitetet i Baskien har för första gången implementerat en modell för kvant artificiellt liv på en kvantdator.
Forskargruppen Quantum Technologies for Information Science (QUTIS), ledd av Ikerbasque -professorn Enrique Solano vid UPV/EHU:s institution för fysisk kemi, har utvecklat ett kvantbiomimetiskt protokoll som återger den karakteristiska processen för darwinistisk evolution anpassad till språket i kvantalgoritmer och kvantberäkning. Forskarna förutser en framtid där maskininlärning, artificiell intelligens och artificiellt liv i sig kommer att kombineras i kvantskala.
Ett artificiellt intelligensscenario kan se framväxten av modeller av enkla organismer som kan uppleva livets olika faser i en kontrollerad virtuell miljö. Kvantdatorer kan möjliggöra ett artificiellt livsprotokoll som kodar kvantbeteenden som tillhör levande system, inklusive självreplikation, mutation, interaktion mellan individer, födelse och död. Forskarna körde en sådan modell på en IBM ibmqx4 molnkvantdator.
Detta är den första experimentella insikten på en kvantdator av en kvant artificiell livalgoritm som följer Darwins utvecklingslagar. Algoritmen följer ett protokoll som forskarna kallar biomimetiska, och som kodar kvantbeteenden anpassade till samma beteenden hos levande system. Kvantbiomimetik innebär att reproducera vissa egenskaper i kvantsystem exklusiva för levande varelser. Forskarna hade tidigare lyckats efterlikna livet, naturligt urval, lärande och minne med hjälp av kvantsystem. Denna forskning syftar till att utforma en uppsättning kvantalgoritmer baserade på imitation av biologiska processer, som äger rum i komplexa organismer, och överför dem till en kvantskala.
Quantum artificiellt liv med en lovande framtid
I scenariot med artificiellt liv som de designade, en uppsättning modeller av enkla organismer åstadkom de vanligaste faserna i livet i en kontrollerad virtuell miljö, bevisar att mikroskopiska kvantsystem kan koda kvantkarakteristika och biologiska beteenden som normalt är associerade med levande system och naturligt urval.
Modellerna betraktades som enheter för kvantliv, var och en består av två qubits som fungerar som genotyp och fenotyp, respektive, där genotypen innehåller informationen som beskriver typen av boenhet, och denna information överförs från generation till generation. Däremot, fenotypen, de egenskaper som individer visar, bestäms såväl av genetisk information som av individens interaktion med omgivningen.
För att kunna betrakta systemen som organismer av artificiellt liv, forskarna simulerade födelse och utveckling, självreplikation, och interaktion mellan individer och omgivningen, som gradvis försämrar individens fenotyp när den åldras och slutar i ett tillstånd som representerar döden. Protokollet behandlar också interaktion mellan individer och mutationer, som implementeras i slumpmässiga rotationer av enskilda qubits.
Detta experimentella test representerar konsolideringen av det teoretiska ramverket för kvant artificiellt liv i evolutionär mening, men när modellen skalas upp till mer komplexa system, det kommer att vara möjligt att implementera mer exakta kvantemuleringar med växande komplexitet mot kvantöverlägsenhet, enligt författarna.
På samma sätt, de förväntar sig att dessa enheter av artificiellt liv och deras möjliga tillämpningar kommer att få djupgående konsekvenser för gemenskapen av kvantsimulering och kvantberäkning i en rad kvantplattformar, om fångade joner, fotoniska system, neutrala atomer eller superledarkretsar.
Enrique Solano, chef för QUTIS -gruppen och ledare för detta projekt, säger, "Baserna har fastställts för att hantera olika nivåer av klassisk och kvantkomplexitet. Till exempel, man kan överväga tillväxten av populationer av kvantindivider med könskriterier, deras liv syftar både som individer och som grupper, automatiserade beteenden utan externa kontroller, kvantrobotikprocesser, intelligenta kvantsystem, tills tröskeln för kvantöverlägsenhet som bara kunde nås med en kvantdator kan övervinnas. Vad som skulle dyka upp efter det skulle vara fruktansvärt riskfyllda frågor, som att gissa det mikroskopiska ursprunget till själva livet, den intelligenta utvecklingen av individer och samhällen, eller ta itu med medvetenhetens ursprung och djurens och människans kreativitet. Detta är bara början; vi är i början av 2000 -talet och vi kommer att ha många fantasidrömmar och frågor som vi kommer att kunna svara på. "
