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

Ученые стерли 50% синапсов в мозге мышей, но их память сохранилась: что на самом деле хранит наши воспоминания

Долгое время в нейробиологии доминировала гипотеза, согласно которой воспоминания закрепляются в мозге за счет физического роста и укрепления контактов между нервными клетками. Предполагалось, что...

Как один муравей заставляет сотни сородичей двигаться синхронно: физики смоделировали скрытые законы колонии

В поведении многих видов общественных насекомых существует особенность, которая долгое время оставалась нерешенной задачей для биологии и физики сложных систем. Речь идет о периодических всплесках...

A+++ больше не существует. Но в магазинах его до сих пор продают

A+++ давно исчез из новой системы энергоэффективности, но такие наклейки всё ещё встречаются в магазинах. Что на самом деле скрывается за привычными плюсами — и почему им уже нельзя верить?

Обзор Haylou Watch 3: обычные смарт-часы с AMOLED и автономностью до 15 дней

Haylou Watch 3 делает ставку на яркий AMOLED-дисплей, более 150 спортивных режимов, множество циферблатов и хорошую автономность до 15 дней. Но достаточно ли этого, чтобы заинтересовать...

Почему оцинкованные машины всё равно ржавеют

Покупка транспортного средства с заявленной заводской защитой кузова часто создает ложное чувство абсолютной безопасности. Покупатель убеждён, что металл под надежной броней оцинковки будет служить...

Цена жёсткости: что помешало бетонным дорогам стать массовыми в России

В 1960-1970-х годах на некоторых советских трассах вместо привычного чёрного полотна появлялась светло-серая полоса. Специальные машины укладывали цементобетон непрерывным слоем, после чего...