Квантовые компьютеры способны существенно ускорить работу алгоритмов, которые задействованы в обработке биологических данных. Например, при решении одной из самых главных задач квантовой химии — изучении биохимических реакций. При использовании классических компьютеров и вычислительных систем просто невозможно достичь таких же масштабов, которые доступны с квантовыми компьютерами. Например, ученые смогут определять достаточно точно характеристики биологических систем прямо на молекулярном уровне.
Еще одна область применения квантовых компьютеров — изучение нитрогеназы, фермента, который задействован в процессах обогащения почвы и водоемов азотом. Нитрогеназа критически важна для жизни многих растений и микроорганизмов. А квантовые компьютеры, в свою очередь, способны повысить эффективность производства аммиака (3% от мировой энергии) за счет моделирования взаимодействия нитрогеназы с FeMo-кофактором.
Предсказание белковых структур — еще одна важная сфера применения квантовых компьютеров, поскольку классические машины практически бессильны в этом вопросе. Синергия между квантовыми вычислениями и искусственным интеллектом, по мнению ученых, приведет к прорыву в разработке новых лекарств (в том числе с точки зрения скорости их синтеза).
Все эти задачи в данный момент решаются на модельном уровне, но пока не на том масштабе данных, чтобы извлечь из этого промышленную пользу. Можно полагать, что мы увидим первые значимые результаты от применения квантовых алгоритмов в области биоинформатики на горизонте 2–3 лет. Следующий шаг после этого будет связан с промышленным внедрением квантовых компьютеров и масштабированием их применений.
Алексей Федоров, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» Российского квантового центра и профессор МФТИ
Напомним, что Национальная квантовая лаборатория — это федеральный проект, созданный в ноябре 2020 года и объединивший сразу несколько ключевых университетов, научных центров и технологических компаний для создания квантовых компьютеров.
Читайте также
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?