En grupp forskare från Russian Quantum Center ledd av Alexey Fedorov tillsammans med
Acceleration av genomsammansättning i frånvaroreferens med hjälp av kvantdatorer kommer att göra det möjligt att använda de erhållna uppgifterna för att ge akut medicinsk vård och i analysen av nya typer av sjukdomar. Även om den fullständiga rekonstruktionen av det ursprungliga genomet som behövs för att personifiera ett medicinskt tillvägagångssätt fortfarande är omöjligt på kvantberäkningsenheter på grund av deras otillräckliga kraft, kunde forskare utveckla en algoritm och lösa ett antal tekniska problem, och därigenom öka noggrannheten och påskynda processen av dataanalys.
Kvantberäkningsenheter kanbearbeta ett större antal variabler, samtidigt som du avsevärt minskar inte bara tid utan också finansiella kostnader. Resultaten kan i hög grad underlätta studiet av nya arter och strukturella förändringar i DNA som inte kan detekteras genom klassisk kartläggning, och genomiska omarrangemang i cancerceller. Införandet av kvantteknologier bidrar alltså till en snabbare utveckling av personlig medicin.
Det första genomet sekvenserades för mer än 40 år sedan(bakteriofag fX 174). Men medan den första sammansättningen av det mänskliga genomet tog cirka 13 år, kan idag offentliga och privata institutioner slutföra denna process på några veckor. Deltagarna i experimentet visade effektiviteten av kvantberäkning i bioinformatikuppgifter, och utförde forskning för första gången baserat på både verkliga och simulerade data.
"En av de viktigaste uppgifterna inom kvantområdetDator handlar om att hitta användbara applikationer. Bioinformatik och genetik står ofta inför komplexa beräkningsproblem som kan påskyndas av kvantdatorer. I vår forskning visade vi möjligheten att använda vissa typer av kvantdatorer - kvantglödgningsanordningar - för att lösa problem med genommontering. Vi använde också en kvantinspirerad glödgningsalgoritm, som är baserad på modellering av beteendet hos kvantsystem. I framtiden kan utbudet av tillämpningar av kvantberäkningsteknologier i genetiska problem utökas avsevärt”, säger Alexey Fedorov, huvudförfattare till studien.
”Kvantdatorernas möjligheter tillåterta en ny titt på problem, inklusive bioinformatik, som tidigare verkade beräkningsmässigt för komplexa. I vår studie bedömde vi utsikterna för att använda kvantdatorer i analysen av människors genom och andra organismer. I korsningen av dessa områden dyker nya metoder upp, med hjälp av vilka växande datamängder analyseras mer kvalitativt (observera att en persons genom tar upp till 100 Gb). Dessutom gör nya metoder att du inte kan vänta i dagar på resultaten av genetisk forskning i situationer när klockan räknar "- säger Alexander Rakitko, produktdirektör för Genotek.
ICQT är den största ryska och en av de mestprestigefyllda världskonferenser om kvantteknik. Programmet innehåller inte bara vetenskapliga rapporter på hög nivå, utan också en öppen dag för en bred publik. I år arrangeras konferensen av Russian Quantum Center, State Atomic Energy Corporation ROSATOM och National Quantum Laboratory. Eventets allmänna partner är Sberbank. Partnerna var Russian Academy of Sciences, Gazprombank, Roscongress Foundation och MISiS. Evenemanget äger rum inom ramen för året för vetenskap och teknik.
Resultat publicerade i ScientificRapporter och presenterade vid VI International Conference on Quantum Technologies ICQT-2021. Studien stöddes också av Russian Science Foundation, liksom tillgång till kvantberäkningsenheter som en del av den globala kampen mot COVID-19.
Läs mer
Nebulosor, kometer och stjärnplantskolor: visar årets bästa astrofotografi
Förändringar i jordens bana bidrog till uppkomsten av ett komplext liv på planeten
Data från spionattsatelliter hjälpte till att ta reda på orsaken till smältande glaciärer i Asien