Record nel calcolo quantistico: simulata una proteina da 12.635 atomi
Redazione InnovationCity Cleveland Clinic, RIKEN e IBM aprono una nuova era per la farmacologia digitale grazie al "quantum-centric supercomputing".
E' stata segnata una pietra miliare nell'integrazione tra fisica quantistica e biologia molecolare. Un team internazionale composto da ricercatori della Cleveland Clinic, dell'istituto giapponese RIKEN e di IBM ha portato a termine la più grande simulazione molecolare mai realizzata con l'ausilio di computer quantistici, modellando complessi proteici composti da ben 12.635 atomi. Questo risultato non è solo un record numerico, ma la dimostrazione che il calcolo quantistico è ormai diventato uno strumento scientifico concreto per affrontare problemi reali nelle lifescience.
La riuscita dell'esperimento è stata possibile grazie a un approccio innovativo denominato quantum-centric supercomputing. In questo framework, i processori quantistici non lavorano in isolamento, ma in tandem con i supercomputer classici più potenti al mondo, come il giapponese Fugaku. Mentre le macchine tradizionali scompongono le proteine in frammenti computabili, i processori IBM Quantum Heron da 156 qubit calcolano il comportamento quantomeccanico delle particelle, eseguendo fino a 6.000 operazioni complesse. Questa sinergia ha permesso di gestire molecole 40 volte più grandi rispetto a soli sei mesi fa, con un incremento dell'accuratezza fino a 210 volte.
L'applicazione più promettente di questa tecnologia riguarda la scoperta di nuovi farmaci. Uno dei maggiori ostacoli della ricerca odierna è prevedere con esattezza come una molecola medicinale si leghi a una proteina target. I metodi attuali faticano a fornire soluzioni precise per molecole di grandi dimensioni, portando a processi di sviluppo che superano spesso i dieci anni e richiedono investimenti miliardari. Riuscire a simulare queste interazioni in modo accurato fin dalle prime fasi potrebbe ridurre drasticamente tempi e costi della ricerca farmaceutica.
Il nuovo algoritmo ibrido utilizzato, chiamato EWF-TrimSQD, ha permesso di abbattere l'overhead computazionale, aprendo la strada alla modellazione di sistemi biologici ancora più complessi. In futuro, questa tecnologia potrà essere applicata allo studio dei catalizzatori enzimatici e di meccanismi farmacologici che oggi possono essere analizzati solo attraverso costosi esperimenti di laboratorio. Con questo traguardo, il progresso del calcolo quantistico smette di essere misurato solo in termini tecnici (qubit e tassi di errore) e inizia a essere valutato per la sua capacità di risolvere sfide scientifiche vitali per l'umanità.
In questo articolo abbiamo parlato di: Algoritmi ibridi, Biologia molecolare, Calcolo quantistico, Farmacologia digitale, High-Performance Computing, Lifescience, Quantum-centric supercomputing,
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