Квантовый компьютер впервые закодировал полный геном
Учёные впервые успешно закодировали полный геном вируса гепатита D на квантовом компьютере, подтвердив принципиальную возможность применения квантовых вычислений в геномных исследованиях.
Короткое резюме
Учёные объявили о первом случае кодирования полного генома — генома вируса гепатита D — в квантовом компьютере, теоретически доказав, что такие машины в будущем могут способствовать исследованиям в области геномики. Результаты исследования недавно были опубликованы на arXiv. Этот вирус содержит около 1700 рибонуклеотидов и является самым маленьким известным геномом человеческого вируса; исследователи успешно закодировали его генетическую информацию, используя 117 квантовых битов.
В отличие от традиционных компьютеров, которые кодируют информацию в двоичном формате с использованием 0 и 1, квантовые компьютеры работают с квантовыми битами, которые могут быть установлены в состояния 0, 1 или в суперпозицию обоих состояний одновременно. Теоретически такое параллельное состояние позволяет квантовым компьютерам решать задачи, недоступные для традиционных компьютеров. Исследование было проведено в сотрудничестве между Оксфордским университетом в Великобритании и Институтом Сангера в Кембридже и является одним из шести финальных проектов квантового биологического проекта (Q4Bio). Первоначально команда планировала использовать вирус ΦX174 для тестирования, но для его 5386 нуклеотидов потребовалось бы 387 квантовых битов, а используемый исследователями процессор IBM имел только 156 квантовых битов, поэтому они переключились на более мелкий геном вируса гепатита D.
Хотя обработка человеческого генома с помощью квантового компьютера остаётся далёкой целью, исследователи могут сначала сосредоточиться на более коротких, важных с медицинской точки зрения и высоко вариабельных областях ДНК. Команда надеется разработать онлайн-интерфейс, который позволит исследователям в будущем загружать, обрабатывать и анализировать последовательности. Другие команды проекта Q4Bio настроены оптимистично и предполагают, что в ближайшие два-три года будет достигнута квантовая превосходство. Однако некоторые эксперты считают, что квантовая геномика не будет быстро развиваться в краткосрочной перспективе, и пока неясно, принесёт ли квантовые вычисления реальную пользу.
Первое кодирование полного генома
Учёные впервые успешно закодировали полный геном вируса гепатита D (около 1700 рибонуклеотидов) в квантовом компьютере, используя 117 квантовых битов
Теоретическое подтверждение имеет большое значение
Этот результат теоретически подтверждает, что квантовые компьютеры в будущем могут способствовать исследованиям в области геномики и является первым шагом в обработке геномных данных
Количество квантовых битов остаётся ограничением
Для первоначального тестирования вируса ΦX174 потребовалось бы 387 квантовых битов, но имеющийся процессор IBM имеет только 156 квантовых битов, поэтому пришлось выбрать более мелкий вирусный геном
До практического применения ещё далеко
Обработка человеческого генома (3,1 миллиарда пар нуклеотидов) остаётся далёкой целью, но можно сначала сосредоточиться на коротких, важных с медицинской точки зрения областях ДНК; эксперты имеют разные мнения о скорости развития квантовой геномики
Текст сгенерирован с использованием ИИ
