Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа в составе Клиники Кливленда (США), Института физико-химических исследований RIKEN (Япония) и американской компании IBM 5 мая 2026 года синхронно объявила в Йорктаун-Хайтс (штат Нью-Йорк) и Кливленде (штат Огайо) об успешном моделировании на квантовом оборудовании белково-лигандного комплекса, содержащего 12 635 атомов. Это крупнейшее из известных на сегодняшний день моделирований биомолекул, выполненных на квантовом оборудовании.
Исследовательская группа смоделировала в жидком водном растворе два классических фермента из области биомедицины — лизоцим T4 и трипсин, а также процесс их связывания с соответствующими лигандами. Две системы содержат 11 608 и 12 635 атомов соответственно, что соответствует примерно 30 000 молекулярных орбиталей. Предыдущий эталонный тест был выполнен всего четырьмя месяцами ранее — тогда в той же программной среде был успешно смоделирован мини-белок Trp-cage, содержащий 303 атома. На этот раз масштаб системы увеличен примерно в 40 раз, а точность моделирования на ключевых этапах повышена примерно в 210 раз.
Основой этого прорывного масштабирования стала инновационная гибридная схема под названием EWF-TrimSQD, а также глубокая инженерная оптимизация среды квантово-классических совместных вычислений. Исследовательская группа использовала вычислительную архитектуру, названную «квантово-центрическими суперкомпьютерными вычислениями». В рамках этой архитектуры классический суперкомпьютер сначала разбивает гигантский белково-лигандный комплекс на множество вычислительных фрагментов, которые можно обрабатывать по отдельности, отбирая из них фрагменты с наиболее сложной квантовой запутанностью и наиболее трудные для классических вычислений; затем эти фрагменты передаются на два 156-кубитных квантовых процессора IBM Quantum Heron, развернутых в Клинике Кливленда и японском RIKEN, для высокоточного расчета электронной структуры методом сэмплирования; результаты квантовых вычислений в конечном итоге возвращаются на ведущие мировые классические суперкомпьютеры, такие как японский «Фугаку» и Miyabi-G Токийского университета, для реконструкции волновой функции всей молекулы и расчета энергии.
Это самый ресурсоемкий гибридный квантово-химический расчет на сегодняшний день. В ходе всего рабочего процесса два квантовых процессора, непрерывно работая более 100 часов, использовали до 94 кубитов, выполнили в общей сложности около 9 200 квантовых схем, при каждом запуске моделирования осуществляли около 6 000 квантовых операций и в совокупности собрали более 1,3 миллиарда результатов измерений. Исследовательская группа также достигла эффективности распараллеливания в 72,5%, указав масштабируемый инженерный путь для обработки выходных квантовых данных на распределенных суперкомпьютерах.
Этот прорыв получил высокую оценку как от ведущего научного руководителя группы-коллаборации, так и от высшего руководителя квантовых исследований IBM. Первый автор статьи, доктор Кеннет Мерц, исследователь факультета вычислительных наук о жизни Клиники Кливленда, заявил в официальном пресс-релизе: «Это было моей мечтой, и теперь мы наконец осуществили ее. Преодоление порога в 12 000 атомов значительно расширяет масштаб биологически значимого молекулярного моделирования с помощью квантовых вычислений, что знаменует собой важный прогресс в применении квантовых вычислений в системах для открытия лекарств». Директор по исследованиям IBM и IBM Fellow Джей Гамбетта далее отметил: «Долгие годы квантовые вычисления были лишь обещанием. Теперь квантовые компьютеры начинают приносить научно значимые результаты. Мы моделируем именно те типы молекул, с которыми биологи и химики имеют дело в реальном мире. Квантовые компьютеры уже не на стадии доказательства того, являются ли они жизнеспособным инструментом, а на стадии демонстрации того, что они могут приносить значимые результаты в архитектуре квантово-центрических суперкомпьютерных вычислений».
Оглядываясь назад, этапное значение данного достижения заключается в том, что оно непосредственно переводит квантовые вычисления в области наук о жизни из статуса отдаленной технологической перспективы в решающий шаг к роли реального научного инструмента. Всего за шесть месяцев до этого та же команда впервые на обложке журнала «Science Advances» разработала технический метод моделирования электронных состояний в молекулах и впервые полностью смоделировала белок Trp-cage. Этот огромный шаг вперед не только подтверждает инженерный потенциал гибридной квантово-классической архитектуры при решении крупных и сложных биохимических задач, но и является убедительным ответом на реальную потребность таких областей, как открытие лекарств, сталкивающихся с ограничениями в виде крупных инвестиций и длительных циклов, во внедрении прорывных вычислительных методов.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
