Eine Gruppe von Wissenschaftlern des Russischen Quantenzentrums unter der Leitung von Alexey Fedorov zusammen mit
Beschleunigung der Genomassemblierung in AbwesenheitDie Referenzierung mithilfe von Quantencomputern wird es ermöglichen, die gewonnenen Daten für die medizinische Notfallversorgung und die Analyse neuartiger Krankheiten zu nutzen. Obwohl die vollständige Rekonstruktion des ursprünglichen Genoms, die für die Personalisierung eines medizinischen Ansatzes erforderlich ist, auf Quantencomputern aufgrund ihrer unzureichenden Leistung immer noch nicht möglich ist, konnten Wissenschaftler einen Algorithmus entwickeln und eine Reihe technischer Schwierigkeiten lösen, wodurch die Genauigkeit erhöht und der Prozess beschleunigt wurde der Datenanalyse.
Quantencomputergeräte sind dazu in der LageVerarbeiten Sie eine größere Anzahl von Variablen und reduzieren Sie dabei nicht nur den Zeitaufwand, sondern auch die finanziellen Kosten erheblich. Die Ergebnisse könnten die Untersuchung neuer Arten und struktureller Veränderungen in der DNA, die durch klassische Kartierung nicht erkannt werden können, sowie genomischer Umlagerungen in Krebszellen erheblich erleichtern. Somit trägt die Einführung von Quantentechnologien zu einer schnelleren Entwicklung der personalisierten Medizin bei.
Das erste Genom wurde vor mehr als 40 Jahren sequenziert(Bakteriophage fX 174). Doch während der erste Zusammenbau des menschlichen Genoms etwa 13 Jahre dauerte, sind öffentliche und private Institutionen heute in der Lage, diesen Prozess in wenigen Wochen abzuschließen. Die Teilnehmer des Experiments demonstrierten die Wirksamkeit des Quantencomputings bei bioinformatischen Aufgaben und führten erstmals Forschungen durch, die sowohl auf realen als auch auf simulierten Daten basierten.
„Eine der wichtigsten Aufgaben im Bereich QuantenBeim Rechnen geht es darum, nützliche Anwendungen zu finden. Bioinformatik und Genetik stehen häufig vor komplexen Rechenproblemen, die durch Quantencomputer beschleunigt werden können. In unserer Forschung haben wir die Möglichkeit aufgezeigt, bestimmte Arten von Quantencomputern – Quantum Annealing-Geräte – zur Lösung von Genomassemblierungsproblemen einzusetzen. Wir haben auch einen quanteninspirierten Annealing-Algorithmus verwendet, der auf der Modellierung des Verhaltens von Quantensystemen basiert. In Zukunft kann der Anwendungsbereich von Quantencomputertechnologien bei genetischen Problemen erheblich erweitert werden“, sagte Alexey Fedorov, Hauptautor der Studie.
„Die Fähigkeiten von Quantencomputern erlaubenwerfen Sie einen neuen Blick auf Aufgaben, einschließlich der Bioinformatik, die zuvor rechnerisch zu komplex erschienen. In unserer Studie haben wir die Aussichten für den Einsatz von Quantencomputern bei der Analyse des Genoms von Menschen und anderen Organismen untersucht. An der Schnittstelle dieser Bereiche treten neue Methoden auf, mit deren Hilfe wachsende Datenmengen qualitativer analysiert werden (man beachte, das Genom einer Person belegt etwa 100 Gb). Darüber hinaus können Sie mit neuen Methoden in Situationen, in denen die Uhr zählt, nicht tagelang auf die Ergebnisse der Genforschung warten “, sagte Alexander Rakitko, Produktdirektor von Genotek.
ICQT ist der größte Russe und einer der am meistenrenommierten Weltkonferenzen zu Quantentechnologien. Das Programm umfasst nicht nur hochkarätige wissenschaftliche Berichte, sondern auch einen Tag der offenen Tür für ein breites Publikum. In diesem Jahr wird die Konferenz vom Russian Quantum Center, der State Atomic Energy Corporation ROSATOM und dem National Quantum Laboratory organisiert. Komplementärin der Veranstaltung ist die Sberbank. Partner waren die Russische Akademie der Wissenschaften, die Gazprombank, die Roscongress Foundation und MISiS. Die Veranstaltung findet im Rahmen des Jahres der Wissenschaft und Technik statt.
Ergebnisse in Scientific . veröffentlichtBerichte und präsentiert auf der VI International Conference on Quantum Technologies ICQT-2021. Die Studie wurde auch von der Russian Science Foundation sowie dem Zugang zu Quantencomputern im Rahmen des globalen Kampfes gegen COVID-19 unterstützt.
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