برای اولین بار در جهان، ایجاد حیات مصنوعی کوانتومی
مجله علمی ایلیاد - آیا منشاء حیات با مکانیک کوانتومی قابل توضیح است؟ و در این صورت، آیا الگوریتم‌های کوانتومی وجود دارند که حیات را رمزگذاری می‌کنند؟ به لطف تحقیق جدیدی که با یک اَبَرکامپیوتر IBM انجام شده، به پاسخ‌های این سوالات بزرگ نزدیک‌تر شده‌ایم. برای رمزگذاری رفتارهای خودتکرار، جهش، تعامل و مرگ، در یک الگوریتم کوانتومی به تازگی ساخته شده که نشان می‌دهد کامپیوترهای کوانتومی قطعاً می‌توانند برخی از الگوهای زیست‌شناسی را در دنیای واقعی، تقلید کنند. اصول حاکم بر فیزیک کوانتومی حتی در تشکیل کد ژنتیکی‌مان نقش دارند.
این کار شبیه بازی ویدیویی Sims در سطح کاملاً جدیدی از فیزیک است. ساخت حیات مصنوعی در داخل کامپیوترها قبلاً زیاد آزمایش شده، اما نرم‌افزار فعلی معمولاً از یک رویکرد نیوتنی کلاسیک در تولید این مدل‌ها؛ مرحله به مرحله با پیشرفت‌های منطقی، استفاده می‌کند. می‌دانیم که دنیای واقعی مقدار کمی حالت کوانتومی را به مخلوط اضافه می‌کند؛ پدیده‌های عجیب و غریبی که در سطح خرد و کلان رخ می‌دهند و تحقیق جدید قصد دارد، این عدم قابلیت پیش‌بینی را به شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نیز اضافه کند.
به عبارت دیگر، این شبیه‌سازی‌ها دیگر محدود به ۱ و صفر نیستند، بلکه می‌توانند حالت تصادفی که در زندگی روزمره مشاهده می‌کنیم را معرفی کنند. این کار یک حیطه‌ی کاملاً جدید را می‌گشاید که آماده‌ی تحقیق و بررسی است. محققان دانشگاه باسک در اسپانیا نوشتند: «هدف مدل پیشنهادی بازسازی فرآیندهای تکامل داروینی است که با زبان الگوریتم‌های کوانتومی و محاسبه‌ی کوانتومی، مطابقت پیدا کرده است.»
محققان با استفاده از کامپیوتر کوانتومی IBM QX واحدهای حیات کوانتومی، متشکل از دو کیوبیت را رمزنگاری کردند: «یک کیوبیت برای نمایش ژنوتیپ و یک کیوبیت برای نمایش فنوتیپ وجود دارد. سپس، این واحدها به گونه‌ای برنامه‌ریزی شدند که تا حدی با استفاده از گیرافتادن تکثیر شوند، جهش کنند، تکامل پیدا کنند و سپس بمیرند؛ درست همانند هر گونه‌ی زنده‌ای.
مثلاً تغییرات تصادفی از طریق چرخش‌های حالت کوانتومی برای شبیه‌سازی جهش، معرفی شدند. خبر خوب این است که این محاسبات کوانتومی واقعی مطابق با مدل‌های نظری بود که این گروه در سال ۲۰۱۵ طراحی کرد. ما هنوز راه طولانی را تا رسیدن به پاسخ عمقی‌ترین سوالات درباره‌ی حیات، جهان و همه چیز و همچنین تا تولید واقعی حیات مصنوعی درون یک کامپیوتر کوانتومی، در پیش داریم، اما ممکن است قابل اجرا باشد.
این پژوهش همچنین با تحقیقِ همین گروه که در سال گذشته منتشر شده و نشان داد که انتخاب طبیعی، یادگیری و حافظه در یک مدل کوانتومی نظری تقلید شدند، هم‌خوانی دارد. حالا که این نظریه اولین مراحل را تا کاربرد عملی درون یک کامپیوتر کوانتومی واقعی طی می‌کند، مثل هر چیزی در حیطه‌ی مکانیک کوانتومی، دانشمندان همچنان در حال یادگیری هستند.
ابرکامپیوتر IBM که در اینجا به‌کار رفته، فقط تا حدی یک کامپیوترِ کاملاً کوانتومی است که در حال حاضر در خارج از دسترسیِ تکنولوژیکی ما قرار دارد؛ اگر چه این ماشین‌ها با گذشت زمان، قدرت بیشتری پیدا می‌کنند. محققان توضیح دادند: «این سوال را بدون پاسخ باقی می‌گذاریم که آیا منشاء حیات ذاتاً از جنس مکانیک کوانتومی است؟ چیزی که در اینجا ثابت می‌کنیم این است که سیستم‌های کوانتومی میکروسکوپی به طور موثری می‌توانند ویژگی‌های کوانتومی و رفتارهای بیولوژیکی مربوط به سیستم‌های زنده و انتخاب طبیعی را رمزگذاری کنند.»
این تحقیق در مجله‌ی گزارشات علمی منتشر شده است.
نوشته: دیوید نیلد
ترجمه: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: سحر الله‌وردی - مجله علمی ایلیاد