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

UGREEN Nexode Air 65W GaN — обзор миниатюрной зарядки, которая может больше, чем заявлено

UGREEN Nexode Air 65W GaN — именно такое устройство, которое при миниатюрных размерах обещает производительность. В этом обзоре проверим, насколько новинка соответствует заявленным характеристикам.

Почему аппарат МРТ нельзя выключить после приёма пациента

У магнитно-резонансного томографа есть непривычная особенность: исследование может закончиться, экран погаснуть, а главный узел аппарата всё равно продолжит работать. Ночью, в выходные и между...

«Стоунхендж Сахары»: кто и зачем построил в Египте каменный круг возрастом 7000 лет

За пятьсот километров к югу от Каира, в глубине Нубийской пустыни, находится естественная низина под названием Набта-Плая. Сегодня это одно из самых сухих мест на планете, где практически не...

Ирга, или медовая ягода: что это за растение и почему её плоды почти не продают

С иргой обычно знакомятся не у прилавка. Она растёт возле старого дома, у забора или на даче, где её когда-то посадили и почти перестали замечать. В июле ветви темнеют от плодов. Попробуешь один:...

Обзор робота-пылесоса Roborock Saros 20: флагман без башни LiDAR, но с ИИ

Комплектация Roborock Saros 20 поставляется в глянцевой картонной коробке красно-черного цвета. Коробка хоть и увесистая, но имеет удобные ручки для переноски. Комплектация стандартная для...

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...