Как квантовые компьютеры помогают исследовать полимеры

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Квантовые компьютеры — это новая технология, которая обещает решать задачи, недоступные для классических компьютеров. Одна из таких задач — это моделирование полимерных материалов, которые играют важную роль в биологии и материаловедении. Полимеры — это длинные цепочки молекул, которые могут образовывать различные структуры и свойства в зависимости от того, как они скручиваются и связываются друг с другом. Например, ДНК — это полимер, который хранит генетическую информацию в виде спиральной лестницы. Симуляция полимеров на классических компьютерах требует большого количества вычислительных ресурсов, особенно если полимеры плотно упакованы или имеют большой размер.

Автор: Bing image creator

Недавно опубликованное исследование в журнале Science Advances показывает, как квантовые компьютеры могут быть использованы для открытия новых свойств полимерных систем. Исследовательская группа, состоящая из Кристиана Микелетти и Франческо Слонго из SISSA в Триесте, Филиппа Хауке из Университета Тренто и Пьетро Фаччиоли из Университета Милано-Бикокка, использовала математический подход, называемый QUBO (от англ. Quadratic Unconstraint Binary Optimization), который идеально подходит для специфических квантовых компьютеров, называемых «квантовыми аннигиляторами». Этот подход позволяет сформулировать задачу моделирования полимеров в виде поиска минимальной энергии в системе двоичных переменных, которые соответствуют различным конфигурациям полимерных цепочек. Квантовые аннигиляторы способны эффективно находить такие минимальные энергии с помощью квантовых флуктуаций.

Результат? Значительный прирост вычислительной производительности был получен с квантовыми компьютерами по сравнению с традиционными методами, что дает весомый пример огромного потенциала этих новых технологий. Замечательно, что подход QUBO оказался особенно эффективным даже при использовании на обычных компьютерах, позволяя исследователям обнаружить удивительные свойства симулируемых полимерных смесей. Например, они обнаружили, что полимерные цепочки могут образовывать кольца разной кривизны и размера, которые заполняют пространство без пересечений. Такие кольца могут иметь приложения в нанотехнологиях и биомедицине.

Автор: Bing image creator

Возможные последствия могут иметь большие перспективы, учитывая, что подход, использованный в исследовании, естественно подходит для переноса на многие другие молекулярные системы. Это открывает новые перспективы для разработки новых материалов с помощью квантовых компьютеров, которые могут иметь революционное влияние на науку и технологии.

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Умели ли древние египтяне строить планеры 2000 лет назад? Что показала проверка «птицы из Саккары» на суперкомпьютере

В истории археологии немного найдется предметов, вызвавших столько же споров и фантастических гипотез, сколько небольшая деревянная фигурка, найденная в 1898 году при раскопках...

Общаться стало проще: в MAX добавили функцию, которую давно ждали пользователи

Популярный российский мессенджер MAX продолжает активно развиваться, а разработчики с каждым днем стараются сделать его удобнее и функциональнее. Главная задача команды — внедрять...

На каком радиоканале нужно искать инопланетные сигналы? Ученые заподозрили, что 60 лет слушали не тот космос

На протяжении шести десятилетий научные проекты, направленные на поиск возможных сигналов от внеземных цивилизаций (SETI), концентрировали внимание на крайне ограниченном участке радиоспектра....

Откуда в кофе появляются нотки шоколада, ягод или цитрусов? Их туда никто не добавляет

Многие уверены, что если на пачке написано «шоколад», «черника» или «бергамот», значит, зерна чем-то ароматизировали. На самом деле все эти вкусы создает сама природа.На упаковках кофе часто можно...

Почему пение птиц различается по всей планете — и 8 элементов, которые объединяют всех пернатых Земли

С помощью звуков птицы привлекают партнеров, защищают свою территорию и предупреждают соседей об опасности. Однако до последнего времени у науки не было единого объяснения тому, как именно устроено...

Почему на Луне нет звука, но есть сейсмические «лунотрясения», которые длятся часами

20 ноября 1969 года специалисты НАСА намеренно сбросили отработанную взлётную ступень корабля «Аполлон-12» на поверхность Луны. Цель была простой — проверить чувствительность...