Een groep wetenschappers van het Russian Quantum Center onder leiding van Alexey Fedorov werkt samen met
Versnelling van de genoomassemblage bij afwezigheidreferentie met behulp van kwantumcomputers zal het mogelijk maken om de verkregen gegevens te gebruiken voor het verlenen van dringende medische zorg en voor de analyse van nieuwe soorten ziekten. Hoewel de volledige reconstructie van het oorspronkelijke genoom, nodig om een medische benadering te personaliseren, nog steeds onmogelijk is op kwantumcomputers vanwege hun onvoldoende kracht, zijn wetenschappers erin geslaagd een algoritme te ontwikkelen en een aantal technische problemen op te lossen, waardoor de nauwkeurigheid wordt vergroot en het proces wordt versneld. van data-analyse.
Kwantumcomputerapparatuur is daartoe in staatverwerken een groter aantal variabelen, terwijl niet alleen de tijd, maar ook de financiële kosten aanzienlijk worden verminderd. De resultaten zouden de studie van nieuwe soorten en structurele veranderingen in DNA die niet kunnen worden gedetecteerd door klassieke mapping, en genomische herschikkingen in kankercellen enorm kunnen vergemakkelijken. De introductie van kwantumtechnologieën draagt dus bij aan de snellere ontwikkeling van gepersonaliseerde geneeskunde.
Het eerste genoom werd ruim veertig jaar geleden in kaart gebracht(bacteriofaag fX 174). Hoewel de eerste assemblage van het menselijk genoom ongeveer dertien jaar in beslag nam, kunnen publieke en private instellingen dit proces vandaag de dag in een paar weken voltooien. Deelnemers aan het experiment demonstreerden de effectiviteit van quantum computing bij bio-informaticataken, waarbij ze voor het eerst onderzoek deden op basis van zowel echte als gesimuleerde gegevens.
“Een van de belangrijkste taken op het gebied van quantumComputergebruik gaat over het vinden van nuttige toepassingen. Bio-informatica en genetica worden vaak geconfronteerd met complexe rekenproblemen die kunnen worden versneld door kwantumcomputers. In ons onderzoek hebben we de mogelijkheid aangetoond om bepaalde typen kwantumcomputers – kwantum-gloeiende apparaten – te gebruiken om problemen met de assemblage van genoom op te lossen. We hebben ook een op kwantum geïnspireerd gloei-algoritme gebruikt, dat is gebaseerd op het modelleren van het gedrag van kwantumsystemen. In de toekomst kan het scala aan toepassingen van kwantumcomputertechnologieën bij genetische problemen aanzienlijk worden uitgebreid”, zegt Alexey Fedorov, hoofdauteur van het onderzoek.
“De mogelijkheden van kwantumcomputers zorgen ervoor datkijk met een frisse blik naar taken, waaronder bio-informatica, die voorheen rekenkundig te complex leken. In ons onderzoek hebben we de vooruitzichten beoordeeld voor het gebruik van kwantumcomputers bij de analyse van het genoom van mensen en andere organismen. Op het kruispunt van deze gebieden verschijnen nieuwe methoden, met behulp waarvan groeiende hoeveelheden gegevens meer kwalitatief worden geanalyseerd (let op, het genoom van één persoon neemt ongeveer 100 Gb in beslag). Bovendien zorgen nieuwe methoden ervoor dat u niet dagen hoeft te wachten op de resultaten van genetisch onderzoek in situaties waarin de klok telt "- zei Alexander Rakitko, productdirecteur van Genotek.
ICQT is de grootste Russische en een van de meestprestigieuze wereldconferenties over kwantumtechnologieën. Op het programma staan niet alleen hoogstaande wetenschappelijke rapporten, maar ook een Open Dag voor een breed publiek. Dit jaar wordt de conferentie georganiseerd door het Russian Quantum Center, de State Atomic Energy Corporation ROSATOM en het National Quantum Laboratory. De algemene partner van het evenement is Sberbank. De partners waren de Russische Academie van Wetenschappen, Gazprombank, de Roscongress Foundation en MISiS. Het evenement vindt plaats in het kader van het Jaar van Wetenschap en Technologie.
Resultaten gepubliceerd in ScientificRapporten en gepresenteerd op de VI International Conference on Quantum Technologies ICQT-2021. De studie werd ook ondersteund door de Russian Science Foundation, evenals toegang tot kwantumcomputerapparatuur als onderdeel van de wereldwijde strijd tegen COVID-19.
Lees verder
Nevels, kometen en sterrenkraamkamers: de beste astrofotografie van het jaar
Veranderingen in de baan van de aarde hebben bijgedragen aan de opkomst van complex leven op de planeet
Gegevens van spionagesatellieten hielpen de oorzaak van smeltende gletsjers in Azië te achterhalen