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

Обзор внешнего SSD ADATA SC740 – быстрый переносной накопитель или просто красивая коробка

ADATA SC740 внешне выглядит как небольшой защищенный накопитель для переноски данных, но в этой модели интересен не только корпус. Здесь есть встроенный USB-C кабель, интерфейс USB 3.2 Gen2,...

Моё авто угнали… на штрафстоянку: поиски машины в Стамбуле и поездка в Турцию за новой резиной в полцены

С прошлой поездки в Стамбул на майские прошёл ровно год, а значит, пора снова в путь. Однако в этот раз было решено совместить приятное с полезным: поездку в Турцию на майские праздники и покупку...

Каким мячом будут играть на Чемпионате мира 2026: зачем инженеры намеренно ухудшили обтекаемость

Конструкция официальных футбольных мячей для Чемпионатов мира претерпела существенные изменения в начале XXI века. Начиная с 2006 года производители начали отказываться от традиционной сборки из 32...

Почему Балтика не стала колыбелью мегаполисов: особенности побережья Германии

Германия имеет выход к двум морям — Северному и Балтийскому. Если обратить внимание на побережье Северного моря, то становится понятна причина почти полного отсутствия крупных...

Почему река Тонлесап меняет направление течения: гидрологический анализ

Гидрологическая система Нижнего Меконга включает в себя специфический комплекс водных объектов, взаимодействие между которыми определяет сельскохозяйственный и экологический циклы региона. Ключевым...

Обзор аккумуляторного опрыскивателя Greenworks G40BPS – насколько хватает 15 литров и как меняется расход с разными насадками

Ручные помповые опрыскиватели удобны ровно до того момента, пока не приходится долго ходить по участку и постоянно подкачивать давление. Особенно это ощущается при обработке теплиц, кустарников или...