QC资讯丨量子人工智能生命问世-量子客
科学家首次创造了量子人工生命。该原理证明实验(proof-of-principle experiment)将人工生命领域——致力于模拟人工系统中的生命行为与量子计算——可以彻底改变信息处理的方式相结合。
在《科学报告》上发表的一项研究中,西班牙巴斯克大学的Lucas Lamata和他的同事们基于2015年提出的一项理论开发了一种新算法。当时,研究小组希望找出最小规模的能够进行自我复制的系统——这是生命体的标志。Lamata说:“我们想知道它的最小规模到底是宏观尺度,如DNA分子这么大,还是具有如纠缠等量子性质的,小小的、少数几个原子系统这么大。”

他们在2015年的发现表明这种生命体确实可能以量子尺度存在,所以他们开始创造一种计算机算法来展示这种自我复制现象。这台云计算机,IBM IBM MQX4,显示它可以以这种规模存在。

“我们想知道宏观生物系统的紧急行为是否能够在微观量子水平上再现。”他说,“我们在这项研究中发现,具有少量量子比特的非常小的量子器件已经可以模拟自我复制,它结合了标准生物学特性,如基因型和表型(phenotype)等,以及真正的量子特性,如纠缠和叠加等。”他说。

研究小组开发了一种最小量子系统的玩具模型,可以进行自我复制等生物学行为。他们在IBM计算机上实现了这一点。在该模型中,一个量子比特代表遗传信息或基因型,而另一个量子比特代表与环境的相互作用。研究结果表明,该系统可以自我复制,量子特性(如纠缠)是量子信息充分传播到后代的关键。“我们还把突变看成是发生在量子比特上的随机过程。”他补充道,“一般来说,人工生命,不仅仅是量子生命,是一个广泛的研究领域。在该领域,从自组装机器人,到自重现计算程序以及化学分子,到在实验室中人工操作的真实神经元,科学家需要用不同的方法来研究各个子领域。”这是一个多样化的领域,可以在科学和技术中产生广泛的应用。”

在此次实验中,我们所做的是添加量子成分,即我们设想了一个具有自我复制行为的最小量子系统:当与突变和相互作用结合在一起时,就能实现量子版的达尔文进化,生命的最小量子版本也就随之诞生了。

虽然该工作存在局限性——它只使用了两个量子比特,并且每个量子比特都只演示了一代过程——但是这一应用可能具有深远的意义。“我们坚信我们的模型与量子博弈论(quantum game theory)和量子优化算法有联系。也就是说,人们可以将优化问题编码在争夺资源、自我复制、变异和交互的量子个体中。”

Lamata解释说,这种系统可能会产生半自主的量子器件,其计算能力将远超我们目前的技术。

他还说,你最终可以得到一个完整的人工进化系统。但是量子人工生命会生出自己的意识吗?“这是我们的梦想。”Lamata说,“有知觉的人造生物也可以发展出与我们相同或不同的意识。这些都是今天可能需要一个世纪才能回答的问题。”

本文是《量子计算前沿》基于相关资料原创编译,并完整授权量子客整理发布。

请尊重原创,转载须征求同意 !

详情可关注微信公众号:量子计算前沿,订阅更多!