Faltung von HP-Gitterproteinen mit Quantenannealing

Die Faltung einer Proteinsequenz in ihre Niedrigstenergiestruktur stellt ein schwieriges Optimierungsproblem dar. In diesem Projekt wurde ein neuartiges Mapping des zweidimensionalen HP [hydrophobe (H) oder polare (P) Perlen]-Gitterproteinmodells auf einen Quantenannealer entwickelt, das erfolgreich auf dem D-Wave Advantage Quantenannealer JUPSI erforscht wird. Als Benchmarks für den Erfolg wurden kurze HP-Ketten verwendet, für die die exakten Lösungen aus ausführlichen Studien bekannt sind. Für größere Probleme, für die keine Lösungen bekannt sind, wurden Vergleiche mit den besten bekannten Lösungen durchgeführt, die mit klassischen Mitteln erzielt wurden. Dieser Ansatz ermöglicht es, die größten bisher untersuchten Ketten auf einem Quantenannealer zu untersuchen, und liefert bei mehreren Durchläufen durchweg zu hoher Wahrscheinlichkeit korrekte Lösungen. Der Erfolg dieses Ansatzes hängt jedoch von der Verwendung des von D-Wave Systems bereitgestellten hybriden Lösers ab, der klassische und Quantenberechnungen kombiniert. Die Leistung des reinen Quantenannealings ist weniger beeindruckend, da die Erfolgsquote mit zunehmender Systemgröße drastisch abnimmt.

Referenzen: https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.043013