Група вчених із Російського квантового центру під керівництвом Олексія Федорова спільно з
Прискорення складання геному за відсутностіреференсного з використанням квантових комп'ютерів дозволить застосовувати отримані дані для надання невідкладної медичної допомоги та при аналізі нових типів захворювань. Незважаючи на те, що повна реконструкція вихідного геному, необхідна для персоналізації медичного підходу, все ще неможлива на квантових обчислювальних пристроях через їхню недостатню потужність, ученим вдалося розробити алгоритм і вирішити ряд технічних складнощів, тим самим підвищивши точність та прискоривши процес аналізу даних.
Квантові обчислювальні пристрої здатніобробити більше змінних, у своїй кратно скорочуючи як тимчасові, а й фінансові витрати. Результати можуть значно полегшити вивчення нових видів та структурних змін ДНК, які не вдається виявити методом класичного картування, та геномних перебудов у ракових клітинах. Таким чином, впровадження квантових технологій сприяє оперативнішому розвитку персоналізованої медицини.
Перший геном був секвенований понад 40 років тому.(бактеріофаг фХ 174). Однак якщо перше складання геному людини зайняло близько 13 років, то сьогодні державні та приватні установи здатні реалізовувати цей процес за кілька тижнів. Учасники експерименту показали ефективність квантових обчислень у біоінформаційних задачах, вперше провівши дослідження як на основі реальних, так і змодельованих даних.
«Одне з найважливіших завдань галузі квантовихобчислень – це пошук корисних програм. Біоінформатика та генетика часто стикаються зі складними обчислювальними завданнями, вирішення яких може бути прискорене за рахунок квантових комп'ютерів. В рамках нашого дослідження ми показали можливість використовувати певні типи квантових комп'ютерів - пристрої квантового відпалу - для вирішення завдань збирання геному. Ми також використовували квантово-натхненний алгоритм відпалу, який ґрунтується на моделюванні поведінки квантових систем. У майбутньому спектр застосування квантових обчислювальних технологій у завданнях генетики може бути значно розширений», - повідомив Олексій Федоров, провідний автор дослідження.
«Можливості квантових комп'ютерів дозволяютьпо-новому поглянути на завдання, в тому числі біоінформатіческіе, які раніше здавалися обчислювально надто складними. У нашому дослідженні ми оцінили перспективи застосування квантових комп'ютерів в аналізі геномів людини та інших організмів. На стику цих областей з'являються нові методи, за допомогою яких зростаючі обсяги даних аналізуються більш якісно (прим., Геном однієї людини займає близько 100 Gb). Крім того, нові методи дозволяють не чекати цілодобово результатів генетичних досліджень в тих ситуаціях, коли рахунок йде на години »- розповів Директор по продукту Genotek Олександр Ракітько.
ICQT - найбільша російська і одна з найбільшпрестижних світових конференцій по квантовим технологіям. Програма включає в себе не тільки високорівневі наукові доповіді, а й Відкритий день для широкої аудиторії. Цього року конференція організована Російським квантовим центром, Держкорпорацією «Росатом» і Національної квантової лабораторією. Генеральний партнер заходу - Сбербанк. Партнерами виступили Російська академія наук, Газпромбанк, Фонд Росконгресс і МИСиС. Захід проходить в рамках Року науки і технологій.
Результати опубліковані в журналі ScientificReports і представлені на VI Міжнародній конференції з квантовим технологіям ICQT-2021. Також дослідження підтримано Російським науковим фондом, а також доступом до квантових обчислювальних пристроїв в рамках глобальної боротьби з COVID-19.
Читати далі
Туманності, комети і зоряні ясла: показуємо найкращі астрофотографії року
Зміни орбіти Землі сприяли виникненню складної життя на планеті
Дані із супутників-шпигунів допомогли з'ясувати причину танення льодовиків в Азії