論文の概要: Protein folding with an all-to-all trapped-ion quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.07866v1
• Date: Mon, 09 Jun 2025 15:34:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:11.027296
• Title: Protein folding with an all-to-all trapped-ion quantum computer
• Title（参考訳）: 全対全イオン量子コンピュータによるタンパク質の折り畳み
• Authors: Sebastián V. Romero, Alejandro Gomez Cadavid, Pavle Nikačević, Enrique Solano, Narendra N. Hegade, Miguel Angel Lopez-Ruiz, Claudio Girotto, Masako Yamada, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Ananth Kaushik, Martin Roetteler,
• Abstract要約: バイアス場デジタル化された反断熱量子最適化(BF-DCQO)アルゴリズムは、IonQの完全に接続されたイオン量子プロセッサ上に実装されている。 現在報告されているタンパク質折り畳み問題の量子ハードウェア実装としては,最大12アミノ酸の四面体格子上でのタンパク質折り畳みが最大である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.72482046729195
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We experimentally demonstrate that the bias-field digitized counterdiabatic quantum optimization (BF-DCQO) algorithm, implemented on IonQ's fully connected trapped-ion quantum processors, offers an efficient approach to solving dense higher-order unconstrained binary optimization (HUBO) problems. Specifically, we tackle protein folding on a tetrahedral lattice for up to 12 amino acids, representing the largest quantum hardware implementations of protein folding problems reported to date. Additionally, we address MAX 4-SAT instances at the computational phase transition and fully connected spin-glass problems using all 36 available qubits. Across all considered cases, our method consistently achieves optimal solutions, highlighting the powerful synergy between non-variational quantum optimization approaches and the intrinsic all-to-all connectivity of trapped-ion architectures. Given the expected scalability of trapped-ion quantum systems, BF-DCQO represents a promising pathway toward practical quantum advantage for dense HUBO problems with significant industrial and scientific relevance.
• Abstract（参考訳）: 我々は,IonQの完全連結型イオン量子プロセッサ上に実装されたバイアス場ディジタル反断熱量子最適化(BF-DCQO)アルゴリズムが,高次非拘束二元最適化(HUBO)問題を解くための効率的なアプローチを提供することを示した。 具体的には、最大12アミノ酸の四面体格子上のタンパク質の折り畳みに取り組み、これまで報告されたタンパク質の折り畳み問題における最大の量子ハードウェア実装を示す。 さらに,計算相転移および全36量子ビットを用いた完全連結スピングラス問題において,MAX 4-SATインスタンスに対処する。 検討されたすべてのケースにおいて,本手法は最適解を常に達成し,非偏差量子最適化アプローチとトラップイオンアーキテクチャの本質的にオール・ツー・オール接続との強力な相乗効果を強調した。 閉じ込められたイオン量子システムのスケーラビリティが期待されることから、BF-DCQOは、工業的および科学的に重要な意味を持つ高密度HUBO問題に対する実用的な量子優位性への有望な道の1つである。

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