論文の概要: Calculating the energy profile of an enzymatic reaction on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11091v1
- Date: Tue, 20 Aug 2024 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 21:26:55.679271
- Title: Calculating the energy profile of an enzymatic reaction on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける酵素反応のエネルギー分布の計算
- Authors: Patrick Ettenhuber, Mads Bøttger Hansen, Irfansha Shaik, Stig Elkjær Rasmussen, Pier Paolo Poier, Niels Kristian Madsen, Marco Majland, Frank Jensen, Lars Olsen, Nikolaj Thomas Zinner,
- Abstract要約: 量子コンピューティングは、量子化学計算を可能にするための有望な道を提供する。
最近の研究は、ノイズ中間量子(NISQ)デバイスのためのアルゴリズムの開発とスケーリングに向けられている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing (QC) provides a promising avenue toward enabling quantum chemistry calculations, which are classically impossible due to a computational complexity that increases exponentially with system size. As fully fault-tolerant algorithms and hardware, for which an exponential speedup is predicted, are currently out of reach, recent research efforts are dedicated to developing and scaling algorithms for Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices to showcase the practical utility of such machines. To demonstrate the utility of NISQ devices in the field of chemistry, we apply our recently developed FAST-VQE algorithm and a novel quantum gate reduction strategy based on propositional satisfiability together with standard optimization tools for the simulation of the rate-determining proton transfer step for CO2 hydration catalysed by carbonic anhydrase resulting in the first application of a quantum computing device for the simulation of an enzymatic reaction. To this end, we have combined classical force field simulations with quantum mechanical methods on classical and quantum computers in a hybrid calculation approach. The presented technique significantly enhances the accuracy and capabilities of QC-based molecular modeling and finally pushes it into compelling and realistic applications. The framework is general and can be applied beyond the case of computational enzymology.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング(QC)は、量子化学計算を可能にするための有望な道を提供する。
指数的スピードアップが予測される完全フォールトトレラントアルゴリズムとハードウェアが現在普及していないため、最近の研究は、そのようなマシンの実用性を示すため、ノイズ中間量子(NISQ)デバイスのためのアルゴリズムの開発とスケーリングに向けられている。
化学分野におけるNISQデバイスの有用性を実証するため,提案手法に基づくFAST-VQEアルゴリズムと新しい量子ゲート削減戦略を,炭酸脱水酵素触媒によるCO2水素化反応の速度決定プロトン移動過程のシミュレーションのための標準最適化ツールとともに適用し,酵素反応のシミュレーションに量子コンピューティング装置を初めて適用した。
この目的のために、古典的力場シミュレーションと古典的および量子コンピュータの量子力学的手法をハイブリッド計算手法で組み合わせた。
提案手法はQCに基づく分子モデリングの精度と性能を著しく向上させ、最終的に魅力的で現実的な応用へと押し上げる。
このフレームワークは一般的なもので、計算酵素学以外にも応用できる。
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