論文の概要: Quantum Computing for Molecular Biology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12220v2
- Date: Sat, 17 Jun 2023 15:30:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-22 04:27:45.207449
- Title: Quantum Computing for Molecular Biology
- Title（参考訳）: 分子生物学のための量子コンピューティング
- Authors: Alberto Baiardi, Matthias Christandl, and Markus Reiher
- Abstract要約: 量子計算が分子生物学の量子基礎の実用性をいかに前進させるかについて論じる。
生体分子の電子構造における典型的な量子力学的問題について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1839191255085995
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Molecular biology and biochemistry interpret microscopic processes in the
living world in terms of molecular structures and their interactions, which are
quantum mechanical by their very nature. Whereas the theoretical foundations of
these interactions are very well established, the computational solution of the
relevant quantum mechanical equations is very hard. However, much of molecular
function in biology can be understood in terms of classical mechanics, where
the interactions of electrons and nuclei have been mapped onto effective
classical surrogate potentials that model the interaction of atoms or even
larger entities. The simple mathematical structure of these potentials offers
huge computational advantages; however, this comes at the cost that all quantum
correlations and the rigorous many-particle nature of the interactions are
omitted. In this work, we discuss how quantum computation may advance the
practical usefulness of the quantum foundations of molecular biology by
offering computational advantages for simulations of biomolecules. We not only
discuss typical quantum mechanical problems of the electronic structure of
biomolecules in this context, but also consider the dominating classical
problems (such as protein folding and drug design) as well as data-driven
approaches of bioinformatics and the degree to which they might become amenable
to quantum simulation and quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 分子生物学と生化学は、その性質上量子力学である分子構造とその相互作用の観点から、生体の微視的過程を解釈する。
これらの相互作用の理論的基礎は非常に確立されているが、関連する量子力学方程式の計算解は非常に難しい。
しかし、生物学における分子機能の多くは、電子と核の相互作用が原子の相互作用をモデル化する効果的な古典的な代理ポテンシャルにマッピングされた古典力学で理解することができる。
これらのポテンシャルの単純な数学的構造は計算上の大きな利点をもたらすが、これは全ての量子相関と相互作用の厳密な多粒子の性質が省略されるコストが伴う。
本研究では,分子生物学の量子基盤の実用的有用性を量子計算がいかに前進するかを,生体分子のシミュレーションに計算の利点を提供することによって議論する。
この文脈で生体分子の電子構造に関する典型的な量子力学的問題を論じるだけでなく、古典的な問題(タンパク質の折り畳みや薬物設計など)や、バイオインフォマティクスのデータ駆動的アプローチや、それらが量子シミュレーションや量子計算に許容される程度についても考察する。
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