Квантовые компьютеры пока не достигли того уровня развития, чтобы приносить реальную пользу, но один из вариантов их применения для решения практических задач биологии нашли американские инженеры: они обнаружили, что квантовые процессоры можно использовать как инструмент прогнозирования в генетике.
Определенные цепочки ДНК составляют гены, в которых содержатся инструкции для создания белков, выполняющих всю работу внутри клеток. Однако в зависимости от окружающих ее молекул клетке для функционирования нужно больше или меньше белков. Этот сложный процесс управления производством белков называется регуляцией экспрессии генов. Белки, регулирующие этот процесс, называются факторами транскрипции. Для того чтобы выполнять эту задачу, они должны иметь возможность находить и прикрепляться к определенным участкам генома.
Ученые не до конца понимают, как факторы транскрипции определяют эти участки среди массы похожих мест. Зная это, они могли бы разобраться в том, каким образом мутации в белках приводят к заболеваниям. На этот процесс может пролить свет квантовый компьютер.
При помощи машинного обучения ученые разработали модели, предсказывающие, является ли данный участок ДНК подходящим местом для соединения с определенным набором факторов транскрипции. Прогнозы алгоритма, который предназначался специально для аппарата квантового отжига D-Wave Two X, соответствовали полученным экспериментально данными.
«Возможность выполнять такого рода работу на квантовом компьютере — это важный шаг вперед, который открывает путь к будущему слиянию биологии и квантовой информации», — говорит Ремо Рос, один из участников исследования.
Еще одним примером практического применения квантовых компьютеров служит эксперимент австрийских физиков. Созданный ими ИИ самостоятельно проводит эксперименты с квантовой оптикой.