利用中性原子模拟量子计算预测药物发现中溶剂构型
量子物理
2024-10-08 v2 化学物理
摘要
我们引入了能够借助模拟量子计算在蛋白质内采样平衡水溶剂分子构型的量子算法。为此，我们将量子放置策略与三维参考相互作用位点模型（3D-RISM）相结合，该模型可预测连续溶剂分布。这种耦合的固有量子性质保证了分子不会被放置得彼此过近，而这一约束在经典方法中通常需手动施加。我们首先提出一个完整的量子绝热演化模型，其使用局域里德伯哈密顿量将一般问题转化为反铁磁伊辛模型。该问题的解在经典计算中是 NP 难的，其实现体现于里德伯原子阵列量子处理单元（QPU）中。在经典模拟器实现之后，QPU 移植使得我们能在真实量子计算机上实验验证算法性能。作为在下一代设备上使用的展望，我们模拟了该算法的第二种混合量子-经典版本。这种变分量子方法（VQA）使用经典贝叶斯最小化例程来寻找最优激光参数。总体而言，这些量子-3D-RISM（Q-3D-RISM）算法为模拟量子计算在分子建模与药物设计中的应用开辟了新路径。
引用
@article{arxiv.2309.12129,
title = {Leveraging Analog Quantum Computing with Neutral Atoms for Solvent Configuration Prediction in Drug Discovery},
author = {Mauro D'Arcangelo and Daniele Loco and Fresnel team and Nicolaï Gouraud and Stanislas Angebault and Jules Sueiro and Pierre Monmarché and Jérôme Forêt and Louis-Paul Henry and Loïc Henriet and Jean-Philip Piquemal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.12129},
year = {2024}
}