論文の概要: mRNA secondary structure prediction using utility-scale quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.20328v1
- Date: Thu, 30 May 2024 17:58:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-31 12:50:16.770873
- Title: mRNA secondary structure prediction using utility-scale quantum computers
- Title（参考訳）: 実用規模量子コンピュータを用いたmRNA二次構造予測
- Authors: Dimitris Alevras, Mihir Metkar, Takahiro Yamamoto, Vaibhaw Kumar, Triet Friedhoff, Jae-Eun Park, Mitsuharu Takeori, Mariana LaDue, Wade Davis, Alexey Galda,
- Abstract要約: 最大60ヌクレオチドの配列長を持つ量子コンピュータ上でmRNA二次構造を解く可能性について検討した。
この結果は、量子コンピュータ上でmRNA構造予測問題の解法が可能であることを示す十分な証拠となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent advancements in quantum computing have opened new avenues for tackling long-standing complex combinatorial optimization problems that are intractable for classical computers. Predicting secondary structure of mRNA is one such notoriously difficult problem that can benefit from the ever-increasing maturity of quantum computing technology. Accurate prediction of mRNA secondary structure is critical in designing RNA-based therapeutics as it dictates various steps of an mRNA life cycle, including transcription, translation, and decay. The current generation of quantum computers have reached utility-scale, allowing us to explore relatively large problem sizes. In this paper, we examine the feasibility of solving mRNA secondary structures on a quantum computer with sequence length up to 60 nucleotides representing problems in the qubit range of 10 to 80. We use Conditional Value at Risk (CVaR)-based VQE algorithm to solve the optimization problems, originating from the mRNA structure prediction problem, on the IBM Eagle and Heron quantum processors. To our encouragement, even with ``minimal'' error mitigation and fixed-depth circuits, our hardware runs yield accurate predictions of minimum free energy (MFE) structures that match the results of the classical solver CPLEX. Our results provide sufficient evidence for the viability of solving mRNA structure prediction problems on a quantum computer and motivate continued research in this direction.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの最近の進歩は、古典コンピュータにとって難解な長年の複雑な組合せ最適化問題に対処するための新たな道を開いた。
mRNAの二次構造を予測することは、量子コンピューティング技術のさらなる成熟の恩恵を受けることができる、非常に難しい問題の1つである。
mRNA二次構造の正確な予測は、転写、翻訳、崩壊を含むmRNAライフサイクルの様々なステップを規定するRNAベースの治療を設計する上で重要である。
現在の世代の量子コンピュータは実用規模に達しており、比較的大きな問題のサイズを探索することができる。
本稿では,量子コンピュータ上のmRNA二次構造を最大60個のヌクレオチドで解くことの実現可能性について検討する。
我々は,IBM Eagle および Heron 量子プロセッサ上で,mRNA 構造予測問題から生じる最適化問題を,CVaR ベースの VQE アルゴリズムを用いて解く。
我々の奨励のために、‘最小’の誤差緩和と固定深度回路でさえ、我々のハードウェアは古典的解法CPLEXの結果と一致する最小自由エネルギー(MFE)構造を正確に予測する。
本研究は, 量子コンピュータ上でのmRNA構造予測問題の実現可能性を示す十分な証拠を提供するとともに, この方向の継続的な研究を動機づけるものである。
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