Comme le titre le suggère, je recherche des exemples publiés d'algorithmes quantiques appliqués à des problèmes de biologie computationnelle. De toute évidence, les chances sont élevées que des exemples pratiques n'existent pas (encore) - ce qui m'intéresse, c'est toute preuve de concepts . Voici quelques exemples de problèmes de biologie computationnelle dans ce contexte:
- Prédiction de la structure des protéines (secondaire, tertiaire)
- Liaison médicament-ligand
- Alignement de séquences multiples
- Assemblée de novo
- Applications d'apprentissage automatique
Je n'ai trouvé qu'une seule référence de ce genre qui, je pense, illustre ce que je recherche. Dans cette recherche, une onde D a été utilisée pour la liaison du facteur de transcription, cependant, il serait intéressant d'avoir des exemples en dehors du domaine de l'informatique quantique adiabatique.
Il en existe plusieurs en termes de simulation quantique. Bien qu'ils ne soient clairement pas des simulations à une échelle souvent considérée comme biologiquement pertinente, on pourrait imaginer que cette ligne de recherche est un précurseur de la modélisation de plus grandes molécules d'importance biologique (entre autres).
- Cloud Quantum Computing d'un noyau atomique
- Simulation quantique évolutive des énergies moléculaires
Donc, à part la liaison des facteurs de transcription et la simulation quantique, existe-t-il d'autres preuves de concepts qui existent et sont pertinents pour la biologie?
Mise à jour: j'ai accepté la meilleure réponse jusqu'à présent, mais je vérifierai si d'autres exemples apparaissent. Voici une autre que j'ai trouvée, un peu ancienne (2010), qui visait à démontrer l'identification des conformations protéiques de faible énergie dans les modèles de protéines de réseau - également une publication D-Wave.
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Réponses:
Je n'ai pas pu trouver de références spécifiquement en biologie quantique. J'ai cependant trouvé une revue intitulée Modélisation biomoléculaire assistée quantique .
Vous pouvez le trouver intéressant mais cela date de 2010. Le domaine a évolué depuis mais je suppose que les idées restent similaires. Les auteurs se concentrent davantage sur l'idée de la capacité d'un ordinateur quantique à essayer simultanément tous les chemins classiques.
Je ne connais pas grand-chose sur le terrain et la pratique courante. Cependant, si la biologie computationnelle est plus axée sur l'optimisation, l'application d'algorithmes de recherche quantique ou de configurations hybrides classique-quantique devrait être adaptée (même si ce n'est pas pratique pour le moment).
En ce qui concerne le Machine Learning, ce n'est pas clair avec l'informatique quantique. Surtout sous le nom de Quantum Machine Learning. Différentes approches / objectifs sont adoptés. Certains algorithmes sont conçus pour accélérer les algorithmes classiques (basés sur un dispositif hypothétique appelé qRAM) comme K-Means, SVM ... Ou utiliser QC pour aider le processus d'apprentissage dans les algorithmes classiques comme les machines Boltzmann restreintes. Certains se concentrent sur le ML avec des données quantiques comme la compression de données quantiques par exemple.
Conclusion: nous n'avons pas encore d'idée claire mais cela la rend passionnante. Dans le processus, nous pouvons simplement créer de nouveaux algorithmes ou améliorer ceux classiques actuels.
Edit : Récemment, un communiqué de presse a annoncé un partenariat entre Rigetti Computing et Entropica Labs pour développer des applications réelles de l'informatique quantique à la bioinformatique et à la génomique.
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La simulation quantique peut être utilisée pour tester des modèles qui pourraient décrire certains processus biologiques. Par exemple, un article de 2018 de Potočnik et al. examiné des modèles de collecte de lumière utilisant des circuits quantiques supraconducteurs (voir la figure ci-dessous).
Actuellement, la question reste ouverte de savoir si la mécanique quantique joue un rôle fonctionnel important dans les processus biologiques. Certains processus biologiques candidats où la mécanique quantique peut avoir un tel rôle comprennent la magnétoréception chez les oiseaux, l'olfaction et la récolte de la lumière.
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