Исследователи достигли значимого достижения в области квантовой биологии, успешно закодировав полный геном вируса гепатита D (HDV) в рамках квантового эксперимента. Это стало возможным благодаря использовании квантового процессора IBM Heron, состоящего из 156 кубитов, что открывает новые горизонты для применения квантовых вычислений в медицине.
Данный эксперимент проводился в контексте международного соревнования Quantum for Bio (Q4Bio), направленного на ускорение внедрения квантовых технологий в здравоохранение. Геном, состоящий из длинной последовательности нуклеотидов (A, C, G и T/U), требует особого подхода к обработке на квантовых компьютерах, так как последние работают с кубитами, представляющими квантовые состояния. Это значит, что просто скопировать генетическую информацию невозможно — её необходимо преобразовать в формат, который подходит для квантовой обработки.
Команда из Института Wellcome Sanger усовершенствовала геном HDV, чтобы сделать его совместимым с квантовыми алгоритмами, что даёт возможность по-новому анализировать генетические данные. По мнению ученых, это может быть особенно полезным для сложных геномов, где традиционные методы, включая ИИ, уже сталкиваются с ограничениями.
Сергий Стрелчук, руководитель команды из Оксфорда, отметил, что работа с пангеномами похожа на навигацию по сложному лабиринту. Квантовые алгоритмы могут находить оптимальные пути, где классические компьютеры теряются. В рамках этой инициативы исследователи также продемонстрировали выполнение нескольких геномных функций с использованием реального квантового оборудования, таких как кодирование последовательностей ДНК и построение филогенетических деревьев.
Выбор вируса HDV в качестве объекта исследования обусловлен его небольшой, но важной для медицины структурой. Он содержит около 1 700 нуклеотидов и вызывает серьезные инфекции печени, передающиеся через кровь. Комплексная структура вируса делает его отличным кандидатом для испытаний квантовых технологий.
Ученые полагают, что именно пангеномы, представляющие собой базы данных с генетическими вариациями среди множества индивидуумов, могут стать одной из самых перспективных областей для применения квантовых вычислений, поскольку их сложность резко увеличивается с добавлением данных.
В будущем такие технологии могут существенно улучшить мониторинг инфекционных заболеваний, обнаружение генетических мутаций и понимание редких болезней. Тем не менее, специалисты предупреждают, что для практического применения таких разработок потребуется еще несколько лет. Текущая задача заключается в создании платформ, позволяющих ученым работать как с классическими, так и с квантовыми вычислениями для решения сложных биологических проблем.
Ранее Поток сообщал о том, что учёные исследовали пещеру, которую изолировали на протяжении 5 миллионов лет.
