Μια ομάδα επιστημόνων από το Ρωσικό Κβαντικό Κέντρο με επικεφαλής τον Alexey Fedorov μαζί με
Επιτάχυνση της συναρμολόγησης του γονιδιώματος απουσίαΗ αναφορά με χρήση κβαντικών υπολογιστών θα καταστήσει δυνατή τη χρήση των δεδομένων που λαμβάνονται για την παροχή επείγουσας ιατρικής περίθαλψης και την ανάλυση νέων τύπων ασθενειών. Αν και η πλήρης ανακατασκευή του αρχικού γονιδιώματος που απαιτείται για την εξατομίκευση μιας ιατρικής προσέγγισης είναι ακόμα αδύνατη σε συσκευές κβαντικής υπολογιστικής, λόγω της ανεπαρκούς ισχύος τους, οι επιστήμονες κατάφεραν να αναπτύξουν έναν αλγόριθμο και να λύσουν μια σειρά από τεχνικές δυσκολίες, αυξάνοντας έτσι την ακρίβεια και επιταχύνοντας τη διαδικασία της ανάλυσης δεδομένων.
Οι κβαντικές υπολογιστικές συσκευές είναι ικανέςεπεξεργάζονται μεγαλύτερο αριθμό μεταβλητών, μειώνοντας παράλληλα όχι μόνο το χρόνο, αλλά και το οικονομικό κόστος. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να διευκολύνουν σημαντικά τη μελέτη νέων ειδών και δομικών αλλαγών στο DNA που δεν μπορούν να ανιχνευθούν με την κλασική χαρτογράφηση και τις γονιδιωματικές αναδιατάξεις στα καρκινικά κύτταρα. Έτσι, η εισαγωγή των κβαντικών τεχνολογιών συμβάλλει στην ταχύτερη ανάπτυξη της εξατομικευμένης ιατρικής.
Η αλληλουχία του πρώτου γονιδιώματος έγινε πριν από περισσότερα από 40 χρόνια(βακτηριοφάγος fX 174). Ωστόσο, ενώ η πρώτη συναρμολόγηση του ανθρώπινου γονιδιώματος διήρκεσε περίπου 13 χρόνια, σήμερα δημόσια και ιδιωτικά ιδρύματα μπορούν να ολοκληρώσουν αυτή τη διαδικασία σε λίγες εβδομάδες. Οι συμμετέχοντες στο πείραμα απέδειξαν την αποτελεσματικότητα του κβαντικού υπολογισμού σε εργασίες βιοπληροφορικής, πραγματοποιώντας έρευνα για πρώτη φορά βασισμένη τόσο σε πραγματικά όσο και σε προσομοιωμένα δεδομένα.
«Ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα στον τομέα του κβαντικούΗ πληροφορική είναι η εύρεση χρήσιμων εφαρμογών. Η βιοπληροφορική και η γενετική αντιμετωπίζουν συχνά πολύπλοκα υπολογιστικά προβλήματα που μπορούν να επιταχυνθούν από κβαντικούς υπολογιστές. Στην έρευνά μας, δείξαμε τη δυνατότητα χρήσης ορισμένων τύπων κβαντικών υπολογιστών—συσκευές κβαντικής ανόπτησης—για την επίλυση προβλημάτων συναρμολόγησης γονιδιώματος. Χρησιμοποιήσαμε επίσης έναν κβαντικό αλγόριθμο ανόπτησης, ο οποίος βασίζεται στη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς των κβαντικών συστημάτων. Στο μέλλον, το φάσμα των εφαρμογών των τεχνολογιών κβαντικών υπολογιστών σε γενετικά προβλήματα μπορεί να επεκταθεί σημαντικά», δήλωσε ο Alexey Fedorov, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
«Οι δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών επιτρέπουνρίξτε μια νέα ματιά σε εργασίες, συμπεριλαμβανομένης της βιοπληροφορικής, που προηγουμένως φαινόταν υπολογιστικά πολύ περίπλοκη. Στη μελέτη μας, αξιολογήσαμε τις προοπτικές χρήσης κβαντικών υπολογιστών στην ανάλυση των γονιδιωμάτων των ανθρώπων και άλλων οργανισμών. Στη διασταύρωση αυτών των περιοχών, εμφανίζονται νέες μέθοδοι, με τη βοήθεια των οποίων αναλύεται ποιοτικά αυξανόμενος όγκος δεδομένων (σημειώστε ότι το γονιδίωμα ενός ατόμου καταλαμβάνει περίπου 100 Gb). Επιπλέον, οι νέες μέθοδοι σάς επιτρέπουν να μην περιμένετε ημέρες για τα αποτελέσματα της γενετικής έρευνας σε καταστάσεις που μετράει το ρολόι "- είπε ο Αλέξανδρος Ρακίτκο, Διευθυντής Προϊόντων της Genotek.
Το ICQT είναι το μεγαλύτερο ρωσικό και ένα από τα περισσότεραπαγκοσμίου φήμης διασκέψεις για τις κβαντικές τεχνολογίες. Το πρόγραμμα περιλαμβάνει όχι μόνο επιστημονικές εκθέσεις υψηλού επιπέδου, αλλά και μια ανοιχτή ημέρα για ένα ευρύ κοινό. Φέτος το συνέδριο διοργανώθηκε από το ρωσικό κβαντικό κέντρο, την κρατική εταιρεία ατομικής ενέργειας Rosatom και το Εθνικό Εργαστήριο Κβαντικών. Ο γενικός συνεργάτης της εκδήλωσης είναι η Sberbank. Οι συνεργάτες ήταν η Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, η Gazprombank, το Ίδρυμα Roscongress και το MISiS. Η εκδήλωση πραγματοποιείται στο πλαίσιο του Έτους Επιστήμης και Τεχνολογίας.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο ScientificΕκθέσεις και παρουσίαση στο διεθνές συνέδριο VI για τις κβαντικές τεχνολογίες ICQT-2021. Η μελέτη υποστηρίχθηκε επίσης από το Ρωσικό Ίδρυμα Επιστημών, καθώς και την πρόσβαση σε κβαντικές υπολογιστικές συσκευές ως μέρος του παγκόσμιου αγώνα κατά του COVID-19.
Διαβάστε περισσότερα
Νεφέλωμα, κομήτες και αστρικά φυτώρια: παρουσιάζοντας την καλύτερη αστροφωτογραφία της χρονιάς
Οι αλλαγές στην τροχιά της Γης συνέβαλαν στην εμφάνιση σύνθετης ζωής στον πλανήτη
Τα δεδομένα από κατασκοπευτικούς δορυφόρους βοήθησαν στην εύρεση της αιτίας της τήξης των παγετώνων στην Ασία