Algorithmiq erzielt auf dem IBM Summit einen Quantencomputing-Durchbruch in der Arzneimittelforschung
In Kürze
Algorithmiq präsentierte bahnbrechende Ergebnisse zur Fehlerminderung aus einem groß angelegten Experiment, das auf IBM-Quantenhardware durchgeführt wurde.
Algorithmus präsentierte kürzlich beeindruckende Ergebnisse zur Fehlerminderung während eines groß angelegten Experiments am IBM-Quanten Hardware auf dem IBM Summit. Als Scale-up-Unternehmen für Quantenalgorithmen konzentriert sich das Unternehmen auf die Bewältigung komplexer Herausforderungen in den Biowissenschaften und hat seine Expertise bei der Erzielung eines praktischen Quantennutzens unter Beweis gestellt.
Quantennutzen liegt dann vor, wenn ein Quantencomputer zuverlässige Berechnungen durchführt, die über die Brute-Force-Fähigkeiten des klassischen Rechnens hinausgehen, um eine präzise Problemlösung zu ermöglichen. Traditionell wurden klassische Approximationsmethoden oft auf spezifische Probleme zugeschnitten, wobei der einzige Zweck darin bestand, die jeweilige Herausforderung anzugehen.
Verwendung Quantennutzen, können Informatiker und andere Forscher Quantencomputer nutzen, um auch reale, groß angelegte Probleme anzugehen.
Das Experiment nutzte die proprietären Fehlerminderungsalgorithmen von Algorithmiq auf dem IBM Nazca, insbesondere den 127-Qubit-Eagle-Prozessor, der 50 aktive Qubits und 98 CNOTS-Schichten umfasst, also insgesamt 2402 CNOTS-Gates.
Diese Zusammenarbeit mit IBM wurde 2022 ins Leben gerufen und soll den Weg für den ersten praktischen Quantenvorteil in der Chemie ebnen. Trotz ihres Potenzials haben Quantencomputer mit hohen Fehlerraten zu kämpfen, die groß angelegte Berechnungen erschweren.
Die proprietären Tensor Network Error Mitigation (TEM)-Techniken von Algorithmiq, die in Zusammenarbeit mit Ivano Tavernelli von IBM Zürich und John Goold vom Trinity College Dublin eingesetzt wurden, erzielten bahnbrechende Ergebnisse. Diese Techniken reduzierten das Rauschen selbst bei größerer Schaltungstiefe wirksam und übertrafen damit herkömmliche Fehlerminderungsmethoden.
„Heutige Quantencomputer sind fehleranfällig. Das bedeutet, dass bei der Durchführung einer Simulation für ein Molekül die Eigenschaften, auf die wir schließen würden, verzerrt wären. Die Fehlerminderung zielt darauf ab, diese Verzerrungen zu korrigieren. TEM bietet die beste Leistung in Bezug auf die QC-Nutzungszeit, da die Fehlerminderung in der Nachbearbeitung erfolgt“, sagte Professorin Sabrina Maniscalco, Mitbegründerin und CEO von Algorithmiq Metaverse Post. „In der Praxis bedeutet das, dass wir die Fehler in einem Bruchteil der Zeit korrigieren können, die andere zuverlässige Methoden erfordern würden.“
Darüber hinaus zeigte der TEM-Ansatz die Fähigkeit, Quantensignale in anspruchsvollen Regimen wiederherzustellen, was zu erheblichen Verbesserungen des Messaufwands führte. Diese Effizienz führt zu erheblich schnelleren Berechnungen und verkürzt die Zeitspanne von Jahren auf nur noch wenige Stunden.
Im Juni 2023 sammelte Algorithmiq 13.7 Millionen Euro in einer Serie-A-Runde ein, die von Inventure VC, einem nordischen Risikofonds, angeführt wird. Die Mittel wurden verwendet, um die Proof-of-Concept-Arbeit mit Pharmaunternehmen auf der ganzen Welt fortzusetzen, mit dem Ziel, den Zeit- und Kostenaufwand für die Entdeckung und Entwicklung von Arzneimitteln zu reduzieren.
Die jüngsten Experimente des Unternehmens haben nun den Grundstein für skalierbare Quantenberechnungen gelegt und einen entscheidenden Schritt in Richtung der Ära der Fehlertoleranz markiert Wirkstoffforschung.
„Mit Hilfe quantenchemischer Experimente auf einem Quantencomputer, die erstmals Hand in Hand mit klinischen Laborstudien vor Ort gehen, eröffnet sich die Möglichkeit, präzise chemische Modifikationen lichtaktivierter Arzneimittelverbindungen zu entwickeln, die deren Wirksamkeit steigern.“ Gleichzeitig werden (unerwünschte) Nebenwirkungen minimiert und letztendlich die Erfolgsquote der Patientenbehandlung maximiert“, erklärte Maniscalco.
Nutzung von Quantencomputern für chemische Anwendungen
Die Erfolge von Algorithmiq gingen über die Fehlerminderung hinaus. CEO Sabrina Maniscalco präsentierte die wichtigsten Ergebnisse einer Zusammenarbeit mit AstraZeneca, IBM und das Hartree Centre.
Das Team erforschte einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung von Protonentransferreaktionen, indem es eine an die Hardware angepasste Fermion-zu-Qubit-Zuordnung und -Kompilierung einsetzte Algorithmen. Dieser Ansatz reduzierte die Anforderungen an die Quantenhardware erheblich und ermöglichte eine Reduzierung der Anzahl verrauschter Vorgänge um bis zu 54 %.
„Während die Community darauf abzielt, die Größe der auf Hardware ausgeführten Schaltkreise (d. h. die Anzahl auf CNOTs) zu verbessern, ist es wichtig, beim Aufbau der Schaltkreise so effizient wie möglich zu sein, denn je weniger Operationen man zur Lösung des Problems benötigt, desto einfacher.“ Es darf sie steuern“, sagte Maniscalco von Algorithmiq Metaverse Post. „Daher widmet sich Algorithmiq einer der Hauptforschungslinien der größtmöglichen Vereinfachung der Schaltung für die Q-Chemie-Simulation.“
Darüber hinaus wird Algorithmiq der neue Eigentümer von Qiskit Nature Code, der hoch kuratierten Quanten-Community von IBM Chemie.
Die Entwicklung steht im Einklang mit den umfassenderen Änderungen von IBM am Qiskit-Ökosystem und ermutigt externe Partner, Wartungsaufgaben zu übernehmen. Ziel von Algorithmiq ist es, Software zu entwickeln, die es Forschern und Unternehmen ermöglicht, Herausforderungen der Quantensimulation in den Naturwissenschaften zu bewältigen.
„Wir konzentrieren uns sehr auf die Simulation der Quantenchemie (und später auf die Wirkstoffforschung). Die Simulation von Quantensystemen war ursprünglich die Hauptmotivation für Quantencomputing, daher ist es auch kurzfristig ein sehr sinnvoller Anwendungsfall für die Geräte“, sagte Maniscalco von Algorithmiq. „Während viele Branchen von den verbesserten Rechenkapazitäten der Q-Chemie profitieren können, ist unsere Hauptzielbranche die Arzneimittelforschung.“
Der innovative Messansatz und die fortschrittlichen chemischen Methoden von Algorithmiq sicherten kürzlich auch eine Investition von 4.25 Millionen US-Dollar von Wellcome Leap. Die Finanzierung wird das Design neuer Photonen-Arzneimittel-Wechselwirkungen unterstützen Krebsprävention und Behandlung in Zusammenarbeit mit den Partnern IBM und Cleveland Clinic.
„Das IBM Summit-Experiment war nur der erste Schritt, um zu beweisen, dass TEM für komplexe Schaltkreise funktioniert. Jetzt sind wir gespannt darauf, darüber nachzudenken, was wir in Zukunft tun können, insbesondere angesichts der Nachrichten über die erwartete Verbesserung bei IBM-Geräten“, sagte Maniscalco von Algorithmiq Metaverse Post.
IBM hat kürzlich einen neuen Quantencomputer-Chip und eine neue Quantencomputer-Maschine vorgestellt, mit dem Ziel, bis 2033 den Grundstein für viel größere Systeme zu legen. Das neue Quantum System Two des Unternehmens enthält drei „Heron“-Chips, die mehr als 1,000 Qubits bereitstellen.
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Über den Autor
Victor ist geschäftsführender technischer Redakteur/Autor bei Metaverse Post und deckt künstliche Intelligenz, Krypto, Datenwissenschaft, Metaverse und Cybersicherheit im Unternehmensbereich ab. Er verfügt über ein halbes Jahrzehnt Medien- und KI-Erfahrung bei bekannten Medienunternehmen wie VentureBeat, DatatechVibe und Analytics India Magazine. Als Medienmentor an renommierten Universitäten wie Oxford und USC und mit einem Master-Abschluss in Datenwissenschaft und Analytik ist es Victor ein großes Anliegen, über neue Trends auf dem Laufenden zu bleiben. Er bietet den Lesern die neuesten und aufschlussreichsten Erzählungen aus der Tech- und Web3 Landschaft.
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