مجموعة من العلماء من مركز الكم الروسي بقيادة أليكسي فيدوروف مع
تسريع تجميع الجينوم في حالة الغيابالمرجع باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية سيجعل من الممكن استخدام البيانات التي تم الحصول عليها لتوفير الرعاية الطبية الطارئة وفي تحليل أنواع جديدة من الأمراض. على الرغم من أن إعادة البناء الكاملة للجينوم الأصلي المطلوب لتخصيص النهج الطبي لا تزال مستحيلة على أجهزة الحوسبة الكمومية بسبب قوتها غير الكافية، إلا أن العلماء تمكنوا من تطوير خوارزمية وحل عدد من الصعوبات التقنية، وبالتالي زيادة الدقة وتسريع العملية من تحليل البيانات.
أجهزة الحوسبة الكمومية قادرة علىمعالجة عدد أكبر من المتغيرات، مع تقليل الوقت بشكل كبير، ولكن أيضًا التكاليف المالية. يمكن أن تسهل النتائج إلى حد كبير دراسة الأنواع الجديدة والتغيرات الهيكلية في الحمض النووي التي لا يمكن اكتشافها عن طريق رسم الخرائط الكلاسيكية، وإعادة ترتيب الجينوم في الخلايا السرطانية. وبالتالي، فإن إدخال تقنيات الكم يساهم في التطور السريع للطب الشخصي.
تم تسلسل الجينوم الأول منذ أكثر من 40 عامًا(العاثية fX 174). ومع ذلك، في حين استغرق التجميع الأول للجينوم البشري حوالي 13 عامًا، فإن المؤسسات العامة والخاصة اليوم قادرة على إكمال هذه العملية في غضون أسابيع قليلة. وأظهر المشاركون في التجربة فعالية الحوسبة الكمومية في مهام المعلوماتية الحيوية، حيث أجروا أبحاثًا لأول مرة بناءً على البيانات الحقيقية والمحاكاة.
"من أهم المهام في مجال الكمالحوسبة تدور حول العثور على تطبيقات مفيدة. غالبًا ما تواجه المعلوماتية الحيوية وعلم الوراثة مشاكل حسابية معقدة يمكن تسريعها بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية. أظهرنا في بحثنا إمكانية استخدام أنواع معينة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية – أجهزة التلدين الكمومية – لحل مشاكل تجميع الجينوم. استخدمنا أيضًا خوارزمية التلدين المستوحاة من الكم، والتي تعتمد على نمذجة سلوك الأنظمة الكمومية. وقال أليكسي فيدوروف، المؤلف الرئيسي للدراسة: "في المستقبل، يمكن توسيع نطاق تطبيقات تقنيات الحوسبة الكمومية في مشاكل علم الوراثة بشكل كبير".
"قدرات أجهزة الكمبيوتر الكمومية تسمح بذلكإلقاء نظرة جديدة على المشكلات ، بما في ذلك المعلوماتية الحيوية ، والتي كانت تبدو في السابق معقدة للغاية من الناحية الحسابية. في دراستنا ، قمنا بتقييم احتمالات استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية في تحليل جينومات البشر والكائنات الأخرى. عند تقاطع هذه المناطق ، تظهر طرق جديدة ، بمساعدة كميات متزايدة من البيانات يتم تحليلها بطريقة أكثر جودة (لاحظ أن جينوم شخص واحد يشغل حوالي 100 جيجا بايت). بالإضافة إلى ذلك ، تسمح لك الأساليب الجديدة بعدم الانتظار لأيام للحصول على نتائج البحث الجيني في المواقف التي تكون فيها الساعة تحتسب "- قال ألكسندر راكيتكو ، مدير المنتج في Genotek.
ICQT هو أكبر روسي وواحد من أكثرمؤتمرات عالمية مرموقة حول تقنيات الكم. لا يتضمن البرنامج تقارير علمية رفيعة المستوى فحسب ، بل يشمل أيضًا يومًا مفتوحًا لجمهور واسع. تم تنظيم المؤتمر هذا العام من قبل مركز الكم الروسي ومؤسسة الطاقة الذرية الحكومية روساتوم ومختبر الكم الوطني. الشريك العام لهذا الحدث هو سبيربنك. وكان الشركاء هم الأكاديمية الروسية للعلوم ، و Gazprombank ، ومؤسسة Roscongress ، و MISiS. يقام الحدث في إطار عام العلوم والتكنولوجيا.
النتائج منشورة في مجلة علميةالتقارير والمقدمة في المؤتمر الدولي السادس لتقنيات الكم ICQT-2021. تم دعم الدراسة أيضًا من قبل مؤسسة العلوم الروسية ، بالإضافة إلى الوصول إلى أجهزة الحوسبة الكمية كجزء من المعركة العالمية ضد COVID-19.
قراءة المزيد
السدم والمذنبات والمشاتل النجمية: تُظهر أفضل تصوير فلكي لهذا العام
ساهمت التغييرات في مدار الأرض في ظهور حياة معقدة على هذا الكوكب
ساعدت البيانات من أقمار التجسس الصناعية في معرفة سبب ذوبان الأنهار الجليدية في آسيا