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

От таксы до американской классики: как появился хот-дог и причем здесь «горячая собака»?

Хот-дог — один из самых узнаваемых символов американской уличной еды, хотя его корни уходят глубоко в европейскую кулинарную традицию. За простым сочетанием сосиски и булочки скрывается...

Обзор бинокля SVBONY SA207 PRO. APO технология в действии

SVBONY — производитель широкой линейки оптических приборов: телескопов, монокуляров, зрительных труб, биноклей и т. д. Бренд славится оптимальным сочетанием цены и качества выпускаемой...

Эффект Атлантиды: как австрийский парк ежегодно уходит на дно и становится запретной мечтой дайверов

Все, наверное, знают легенду об Атлантиде, которая ушла под воду и, согласно мифам, до сих пор служит местом жительства океанских рыб. Так вот, в Австрии у подножия гор я нашел живописный парк,...

Почему Корсика остается одной из самых бедных и малонаселенных частей Франции, несмотря на тёплый климат и богатую природу

Корсика, четвертый по величине остров Средиземного моря, который поражает своей природной красотой. Ее называют одним из самых «зеленых» регионов Франции. Более половины территории занимают леса и...

Как выбрать шпроты, чтобы внутри были крупные золотистые рыбки: 4 простых правила

Банка выглядит идеально: красивая этикетка, известный бренд, хорошая цена. Но стоит открыть крышку — и вместо аккуратных золотистых рыбок внутри оказывается бесформенная масса, плавающая...

7 античных мест Турции с точки зрения инженерии и геофизики

Когда заходит речь об античных руинах, в воображении обычно представляется стандартный набор: красивые мраморные колонны, остатки театров и общая атмосфера величественного прошлого. На...