Ryhmä tutkijoita Venäjän kvanttikeskuksesta, jota johtaa Aleksei Fedorov yhdessä
Genomin kokoonpanon kiihtyminen ilmanreferenssi kvanttitietokoneilla mahdollistaa saatujen tietojen käyttämisen ensiapuhoitoon ja uudentyyppisten sairauksien analysointiin. Vaikka lääketieteellisen lähestymistavan personoimiseksi tarvittavan alkuperäisen genomin täydellinen rekonstruointi on edelleen mahdotonta kvanttilaskentalaitteilla niiden riittämättömän tehon vuoksi, tutkijat pystyivät kehittämään algoritmin ja ratkaisemaan useita teknisiä ongelmia, mikä lisäsi tarkkuutta ja nopeuttaa prosessia. tietojen analysoinnista.
Kvanttilaskentalaitteet pystyvätkäsitellä suuremman määrän muuttujia ja vähentää merkittävästi paitsi aikaa myös taloudellisia kustannuksia. Tulokset voivat helpottaa huomattavasti sellaisten uusien lajien ja DNA:n rakenteellisten muutosten tutkimista, joita ei voida havaita klassisella kartoituksella, sekä syöpäsolujen genomisen uudelleenjärjestelyjä. Siten kvanttiteknologian käyttöönotto edistää henkilökohtaisen lääketieteen nopeampaa kehitystä.
Ensimmäinen genomi sekvensoitiin yli 40 vuotta sitten(bakteriofagi fX 174). Vaikka ihmisen genomin ensimmäinen kokoonpano kesti noin 13 vuotta, nykyään julkiset ja yksityiset laitokset pystyvät saattamaan tämän prosessin päätökseen muutamassa viikossa. Kokeen osallistujat osoittivat kvanttilaskennan tehokkuuden bioinformatiikan tehtävissä suorittamalla ensimmäistä kertaa tutkimusta sekä todellisen että simuloidun datan perusteella.
”Yksi kvanttialan tärkeimmistä tehtävistäTietojenkäsittelyssä on kyse hyödyllisten sovellusten löytämisestä. Bioinformatiikka ja genetiikka kohtaavat usein monimutkaisia laskennallisia ongelmia, joita kvanttitietokoneet voivat nopeuttaa. Tutkimuksessamme osoitimme mahdollisuuden käyttää tietyntyyppisiä kvanttitietokoneita – kvanttihehkutuslaitteita – genomin kokoonpanoongelmien ratkaisemiseen. Käytimme myös kvanttivaikutteista hehkutusalgoritmia, joka perustuu kvanttijärjestelmien käyttäytymisen mallintamiseen. Tulevaisuudessa kvanttilaskentateknologioiden sovellusvalikoimaa geneettisissä ongelmissa voidaan laajentaa merkittävästi, kertoo tutkimuksen johtava kirjoittaja Aleksei Fedorov.
"Kvanttitietokoneiden ominaisuudet sallivattarkastele uudelleen tehtäviä, mukaan lukien bioinformatiikka, jotka aiemmin näyttivät laskennallisesti liian monimutkaisilta. Tutkimuksessamme arvioimme kvanttitietokoneiden käytön mahdollisuuksia ihmisten ja muiden organismien genomien analyysissä. Näiden alueiden risteyksessä ilmestyy uusia menetelmiä, joiden avulla kasvavat tietomäärät analysoidaan laadullisesti (huomaa, että yhden ihmisen genomi vie noin 100 Gt). Lisäksi uudet menetelmät antavat sinun olla odottamatta päiviä geenitutkimuksen tuloksia tilanteissa, joissa kello laskee "- sanoi Genotekin tuotejohtaja Alexander Rakitko.
ICQT on suurin venäläinen ja yksi enitenarvostetut kvanttiteknologioita käsittelevät maailmankonferenssit. Ohjelma sisältää paitsi korkean tason tieteelliset raportit myös Open Day -päivän laajalle yleisölle. Tänä vuonna konferenssin järjestävät Venäjän kvanttikeskus, valtion atomienergiayhtiö ROSATOM ja kansallinen kvanttilaboratorio. Tapahtuman pääkumppani on Sberbank. Kumppaneita olivat Venäjän tiedeakatemia, Gazprombank, Roscongress-säätiö ja MISiS. Tapahtuma tapahtuu tieteen ja teknologian vuoden puitteissa.
Tulokset julkaistu julkaisussa ScientificRaportit ja esitelty VI kansainvälisessä konferenssissa Quantum Technologies ICQT-2021. Tutkimusta tuki myös Venäjän tiedesäätiö, samoin kuin kvanttilaskennan laitteiden käyttö osana globaalia taistelua COVID-19: tä vastaan.
Lue lisää
Sumuja, komeettoja ja tähtien taimitarhoja: vuoden paras astrofotografia
Maan kiertoradalla tapahtuneet muutokset vaikuttivat monimutkaisen elämän syntymiseen planeetalla
Spy-satelliittien tiedot auttoivat selvittämään Aasian jäätiköiden sulamisen syyn