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

Зародилась ли жизнь на Марсе? Физика астероидных ударов доказала реальность межпланетной миграции микробов

Каждый год на Землю падают метеориты, химический состав которых говорит об их марсианском происхождении. Чтобы кусок марсианской породы оказался в космосе, на поверхность планеты должен упасть...

Удар вслепую. Как эксперимент NASA с астероидом выявил главную уязвимость планетарной защиты

Астероиды представляют собой древнейшие фрагменты материи, сохранившиеся со времен ранней Солнечной системы. В период формирования планет эти каменистые объекты не смогли объединиться в более...

Обзор наушников Tanchjim Soda: взрослый звук без компромиссов

Новинка от Tanchjim получила, очень популярное в наших широтах, наименование: Soda. На ощупь это обычный пластик, однако выглядят наушники эффектно, да и к начинке подошли неординарно. Кроме...

Обзор Sofirn ST10: компактный фонарь на клипсе с тремя режимами работы

Фонарь Sofirn ST10 это EDC-модель компактных размеров с тремя режимами работы и возможностью крепления на клипсу. Компактный фонарь на каждый день, который можно носить просто в кармане. Подсветить...

Странный компьютер, который программировался отверткой и пучком проводов: советский АВК-6

Компьютер без двоичного кода и процессора, который программировали отверткой и проводами. Советский АВК-6 решал сложнейшие уравнения, используя напряжение вместо цифр. Зачем он был нужен?