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

Почему четырёхгранную гору Кайлас с высотой около 6 600 метров никто не покорил

Перед написанием этой публикации я знал, что условным заветным Граалем среди альпинистов является покорение гор высотой более 8000 метров (так называемые восьмитысячники), но и горы высотой более...

Обзор мембранной клавиатуры A4Tech Bloody B230N с интересной конструктивной особенностью

Последнее время ко мне на обзор попадают почти исключительно механические клавиатуры, и потому для меня стало неожиданностью, что на этот раз в руки попала мембранная модель. Причём речь идёт не о...

Возвращение идеи из 90-х: физики придумали, как сделать сверхточные атомные часы портативными

Современные атомные часы на оптических решетках достигли очень высокого уровня точности. Они способны фиксировать изменения хода времени, вызванные гравитацией, на разнице высот всего в несколько...

Рано выбрасывать компакт-диски: почему CD-плееры снова продаются (на примере Fosi Audio Merak)

Золотая эра компакт дисков — это с середины 80-х до начала двухтысячных, потом цифровой контент и Интернет вытеснили физические носители с музыкой. Но что мы видим сейчас —...

Мир сквозь розовые очки: почему розовое озеро Ретба, стоит увидеть хотя бы раз в жизни

В Африке, в самом сердце Сенегала, рядом с его столицей, располагается уникальное озеро, которое годами привлекает туристов со всех уголков света. Насыщенного розового цвета вода озера Ретба...

Надоели шашлыки? Как приготовить ароматный и вкусный плов в казане на костре

Как приготовить плов в казане на костре: лучшая альтернатива шашлыкамШашлыки подождут: готовим рассыпчатый плов на костре. Весна — это время отдыха на природе, уютных пикников и,...