首次在量子计算机上模拟生命游戏

量子力学能够解释生命现象吗？如果答案是肯定的，是否存在某种量子算法可以编码生命本身呢？

通过IBM超级计算机的最新研究项目，我们离这些重大问题的答案又近了一步。

为自我复制、变异、个体之间的相互作用以及(不可避免地)死亡相关的行为进行编码，新创建的量子算法已表明，量子计算机确实可以模拟现实世界中生命形式的一些行为。

实验本身仍然属于原始的概念证明式雏形，但它为进一步深入探讨量子力学与生命起源之间的关系打开了大门。

支配量子物理学现象的原理甚至可能在形成我们的遗传密码方面也发挥了作用。

就像在一个全新的物理层面上玩模拟人生一样。

在计算机中创建人工生命早已成为许多经典数字实验的主题，但是当前的软件通常采用经典的牛顿力学体系来生成这些模型——一步一步地进行逻辑推进。

我们知道现实世界本质上是量子化的——在微观和宏观层面上发生各种奇怪现象——而新的研究旨在为计算机模型添加同样的不可预测性。

换句话说，模拟不再局限于1和0，而是可以引入我们在日常生活中看到的一些随机性。这有望开辟一个内容丰富的全新领域。

“模型的目标是重现达尔文进化的特征过程，适应量子算法和量子计算的语言，”来自西班牙巴斯克大学的研究人员写道。

使用IBM QX4量子计算机，研究人员编码了由两个量子比特(量子物理学的基本构建块)组成的量子生命单位：一个代表基因型(遗传密码在代际之间传递)，另一个代表表现型(该代码或“身体”的外在表现)。

然后为这些基础单位编写出复制、变异、进化和死亡的行为，部分使用了纠缠态——就像任何真实生物一样。

例如，通过量子态的旋转引入随机变化以模拟变异。

好消息是，这些现实的量子计算与该团队在2015年提出的理论模型相匹配。

我们距离从最深层意义上回答生命、宇宙以及一切的终极答案还有很长的路要走 ——而且实际上是在量子计算机中制造人工生命——但仅就目前来看，这条路是行得通的。

它也与同一团队去年出版的研究论文完全吻合，其中使用理论量子模型模拟自然选择、学习和记忆。

现在，对该理论的验证，已经成为了现实量子计算机走向实际应用所迈出的第一步。

与量子力学领域几乎所有其他事物一样，科学家们还在学习。

这里使用的IBM超级计算机仅部分为量子计算机——尽管这些计算机的能力变得越来越强大——完全体的量子计算机目前超出了我们的技术能力。

研究人员解释说：“我们开放的问题是，生命起源是否真的是量子力学的。”

“我们在这里证明的是，微观量子系统可以有效地编码量子特征和生物行为，而它们通常与生命系统和自然选择有关。”

该研究发表在Scientific Reports。

本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。