Как квантовые компьютеры помогают исследовать полимеры

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | 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

«Игра в зеркало»: Ученые научились менять «рукость» кристаллов с помощью света

Вы когда-нибудь задумывались, почему левая перчатка не подходит на правую руку? Это явление, известное как хиральность, — не просто забавный факт из повседневной жизни. В мире кристаллов...

Почему домашние кошки и собаки не боятся огня

Для большинства животных огонь представляет опасность, которая заставляет их держаться от него на расстоянии. Но почему домашние кошки и собаки, кажется, совершенно равнодушны к мерцающим языкам...

Почему кенгуру считают символом Австралии

Кенгуру — одно из самых узнаваемых животных в мире, которое неизменно ассоциируется с Австралией. Эти сумчатые стали не просто символом континента, но и частью культурного, исторического...

Тормоз, нейтраль или паркинг? АКПП при кратковременных остановках автомобиля: как избежать ошибок и сохранить коробку передач

Многие из нас, пересаживаясь на автомобиль с автоматической коробкой передач, сталкиваются с вопросом, который поначалу кажется не таким уж и простым: как же правильно вести себя в ситуациях,...

Как не завалиться на экзамене в ГАИ: билет 28, вопрос 12

Очередной вопрос в экзамене, который может невольно поставить в тупик кандидата в водители. Бывалые водители тоже вам скажут, что здесь явно есть ошибка и в здравом уме никто так поступать не...

Почему советские мотороллеры были так популярны? Как простая техника превратилась в символ целой эпохи

Советские мотороллеры — это не просто транспортные средства, а настоящие символы времени, отражающие дух эпохи. Несмотря на скромный выбор моделей, техника, произведённая на...