Квантовый компьютер смоделировал эволюцию

Квантовый компьютер смоделировал эволюцию

Группа ученых из Испании и Китая смоделировала процесс эволюции двух примитивных существ на квантовом компьютере. Для этого исследователи использовали облачный квантовый компьютер IBM ibmqx4 и показали, что в такой системе действительно выполнятся законы эволюции. Препринт статьи выложен на сайте arXiv.org.

Вопрос происхождения и эволюции жизни является одним из самых сложных и спорных вопросов для науки. Исследовать этот вопрос можно по-разному, например, разрабатывая математическую модель эволюции или обсчитывая гипотетические процессы на компьютере. До последнего времени ученые могли использовать для расчетов только обычные компьютеры, однако сейчас уже появились образцы коммерческих квантовых вычислителей, которые могут помочь исследователям лучше смоделировать процесс эволюции.

В данной статье группа ученых под руководством Унай Альвареза-Родригеза (Unai Alvarez-Rodriguez) смоделировала эволюцию простой системы на коммерческом квантовом компьютере IBM ibmqx4, который оперирует пятью кубитами и позволяет любому желающему получить к ним доступ из облака. Этот компьютер был запущен IBM весной 2016 года, к концу этого года IBM обещает запустить новую версию этого облачного компьютера, оперирующего уже двадцатью кубитами.

Система, смоделированная учеными, включала в себя двух примитивных «живых существ». Каждое из этих существ состояло из двух кубитов, в которых были закодированы их «генотип» и «фенотип». В генотипе содержалась информация, которая описывала тип живой клетки и передавалась из поколения в поколение (своеобразный, сильно упрощенный аналог ДНК). Состояние фенотипа не передавалось в следующее поколение, однако в течение «жизни» существа оно менялось из-за взаимодействия с окружающей средой и со вторым существом и определяло длительность его жизни.

Как и обычные существа, модельные проживали те же этапы жизни, только реализованные с помощью квантовых эффектов. Так, важнейшим для жизни процессом является самокопирование, которое позволяет живым существам размножаться и передавать генетическую информацию в следующие поколения. Этот процесс ученые реализовали, запутывая кубит, описывающий генотип, и чистый кубит, и передавая информацию от первого ко второму.

В свою очередь, взаимодействие с внешней средой определялось фенотипом существа. В ходе этого взаимодействия состояние фенотипа постепенно разрушалось, моделируя старение. Окончательная смерть наступала, когда кубит достигал определенного асимптотического состояния. Чтобы смоделировать естественный отбор, в каждом поколении ученые отбирали и преимущественно копировали генотипы тех существ, которые прожили дольше.

Также исследователи смоделировали случайные мутации при копировании. Для этого они время от времени перемешивали фенотипы двух существ, оставляя их генотипы неизменными. Конечно, это все еще не похоже на половое размножение, в ходе которого генетическая информация разных особей перемешивается, однако неплохо моделирует обычные клетки, которые размножаются простым делением.

Указанные процессы ученые повторили много раз. Например, в экспериментах без перемешивания фенотипов успевало смениться 8192 поколений. При моделировании процессов с различными типами мутации ученые повторяли расчеты 1024 раза, считая частоту мутаций равной 2/27.

В результате оказалось, что мутации действительно помогают существам выживать — в этом случае их средняя продолжительность становилась немного больше, чем в эволюции без перемешивания фенотипов. В целом, полученные экспериментальные данные довольно хорошо совпали с теоретическими и рассчитанными ранее на классическом компьютере распределениями (с «чистотой» около 93 процентов). Впрочем, ученые отмечают, что малое число кубитов накладывает жесткие ограничения на процесс эволюции. Поэтому они собираются повторить эксперименты на более новых версиях облачного компьютера IBM.

В конце ноября сразу две группы ученых сообщили о создании квантовых компьютеров, оперирующих 51 и 53 кубитами. Обе группы не только смогли поддерживать в когерентном полностью управляемом состоянии такое большое число кубитов, но и смоделировали некоторые явления, которые на классическом компьютере обсчитать нельзя. Подробнее прочитать о квантовых компьютерах и квантовом превосходстве можно в нашем материале.

Дмитрий Трунин

N+1

Похожие новости:
Для взлома шифров АНБ потребовался квантовый компьютер
Агентство национальной безопасности (АНБ) США пытается создать собственный квантовый компьютер, который смог бы взломать практически любую систему шифрования. Об этом пишет в пятницу, 3 января, газета The Washington Post со ссылкой на документы, обнародованные бывшим сотрудником ведомства Эдвардом ..
2014-01-03 1591 0 Интернет, IT
1
Google создал мощнейший в мире компьютер
Американская Google создала самый мощный в мире квантовый компьютер, способный на порядки быстрее проводить вычисления, чем Summit от IBM, считающийся мощнейшим в мире суперкомпьютером, сообщает Financial Times.Британская газета пишет, что расчет, на выполнение которого устройству от IBM требуется 10 тысяч ..
2019-09-25 4963 0 Интернет, IT
33
В Skype распространяется новый вирус
В программе Skype в последние дни распространяется новый вирус. Ряд пользователей Skype от друзей получили ссылку, в которой предлагается посмотреть фотографии, если перейти по этой ссылке, то вирус поражает компьютер и распространяется дальше. Вирус создает из людей, которые есть в контактах, группу ..
2012-02-21 4170 2 Интернет, IT
0
Мини-компьютер Raspberry Pi обзавелся дистрибутивом Pidora
Для мини-компьютера Raspberry Pi выпущен специальный Linux-дистрибутив под названием Pidora. О выходе дистрибутива сообщается на сайте разработчиков. Название программного обеспечения было образовано путем совмещения слов «Pi» (название компьютера) и «Fedora» (название дистрибутива Linux, на котором основан Pidora). Ранее ..
2013-05-24 1927 1 Интернет, IT
0
Хакер взломал сервер немецкой полиции из-за семейной ссоры
В ФРГ семейная ссора между отцом-полицейским и его дочерью стала причиной взлома сервера полиции ФРГ, сообщает dpa со ссылкой на Spiegel. Инцидент произошел летом 2011 года, однако полиция только теперь разобралась, что стало причиной хакерской атаки. Высокопоставленный сотрудник полиции ..
2012-01-9 2217 0 Интернет, IT
0
Чем мы занимаемся за компьютером больше всего?
Компьютер стал неотделимой частью нашей жизни. Мы используем его дома, на работе, в дороге. С появлением интернета он еще ближе приблизился к нам. Теперь у нас есть возможность найти старых друзей, пообщаться с ними, купить или продать какие-то предметы, почитать новости, найти ..
2011-10-3 2040 0 Интернет, IT
0
Узнай, как разогнать свой компьютер.
      Для того, чтоб разогнать свой компьютер, существует множество программ.  Сегодня я расскажу вам о самом простом и быстром способе увеличения производительности вашего персонального компьютера на 10-20%.      Одной из полезнейших программ является CPU-Z. Эта программа не разгоняет ..
2020-04-09 47566 Интернет, IT
0
Компьютеры учатся копировать мимику и жесты пользователей
Ученые из США сделали еще один шаг в сторону развития технологий телеприсутствия. Двое исследователей из Стэнфордского университета в Калифорнии — Дэвид Сиркин и Венди Ю — научили старый компьютер-моноблок Apple iMac G4 имитировать движения пользователей, добавив к нему моторизированную "руку". Например, если ..
2012-04-5 1554 0 Интернет, IT
0
Microsoft позволит звонить по Skype через браузер
Пользователи Skype получат возможность совершать звонки напрямую из браузера, без необходимости устанавливать приложение на компьютер. Об этом говорится в блоге компании Microsoft. «Мы начинаем запуск абсолютного нового способа использования Skype. Теперь Skype не только может быть запущен ..
2014-11-17 2235 0 Интернет, IT
0
AlphaGo сыграет с сильнейшим игроком в го Кэ Цзе
Компания DeepMing, принадлежащая Alphabet, объявила о планируемом матче программы AlphaGo против Кэ Цзе, сильнейшего в мире игрока в го.Го — одна из древнейших настольных игр. Вплоть до недавнего времени считалось, что компьютер не способен играть на равных с профессиональным игроком из-за ..
2017-04-13 7514 0 Интернет, IT
2
SpaceX доставит на МКС суперкомпьютер HP Enterprise
Аэрокосмическая компания SpaceX во время очередного полета грузового корабля Dragon к МКС (миссия CRS-12) доставит на станцию суперкомпьютер, разработанный HP Enterprise. Об этом сообщает ArsTechnica.В настоящий момент в космических кораблях используются достаточно простые компьютеры, не отличающиеся высокой производительностью. ..
2017-08-14 14348 0 Интернет, IT
0
Китайцы хотят создать квантовый Интернет
Предполагается, что в его основе будут лежать квантовые маршрутизаторы. Это позволит значительно увеличить скорость обработки информации. Пока что задумка не вышла из лабораторных боксов. Да и уровень проработки технологии оставляет желать лучшего. Уже собранные устройства, могут выполнить маршрутизацию всего лишь ..
2014-01-29 1305 0 Интернет, IT
0
Алгоритм усложнит экзаменационные задачи для квантовых компьютеров
Физики из Мадридского университета Комплутенсе и Университета Южной Калифорнии разработали алгоритм, способный значительно усложнять задачи, необходимые для тестирования производительности квантовых вычислителей. Благодаря подобным системам ученые смогут количественно оценить преимущество квантовых компьютеров над классическими. По словам ..
2016-07-19 1573 0 Интернет, IT
1
Вести.net: "голый" компьютер для школьника и "Гринпис" против Apple
В продажу поступил миниатюрный одноплатный компьютер за 35 долларов. Устройство размером с банковскую карту разработала британская некоммерческая организация Raspberry Pi Foundation. Компьютер работает на базе 700-мегагерцевого процессора ARM под операционной системой Linux. Он имеет 256 Мегабайтов оперативной памяти, разъем Ethernet, ..
2012-04-18 1759 0 Интернет, IT
0
Тест Тьюринга пройден российской компьютерной программой
Компьютерная программа, которая была разработана в Санкт-Петербурге, оказалась самой первой в истории, которая прошла знаменитый тест Тьюринга, помогающего определить, насколько интеллект машины способен имитировать интеллект человека. Компьютер сумел убедить 33% жюри в том, что с ними ..
2014-06-10 2100 0 Интернет, IT
0