رایانه کوانتومی سرعت ساخت واکسن کرونا را افزایش می‌دهد

دانشمندان اعلام کردند به کمک رایانه کوانتومی می‌توان سرعت فرایند ساخت واکسن کرونا یا سایر بیماری‌ها را به میزان چشمگیری افزایش داد.

بحران کرونا باعث شد تا بسیاری از کارشناسان به این باور برسند که می‌بایست سازوکاری را فراهم کرد تا شناسایی و کنترل بیماری‌های همه‌گیر با سرعت بسیار زیادی انجام شود؛ چراکه پیش‌بینی‌ها از وقوع بحران‌های مشابه کرونا در سال‌های آینده حکایت دارند. البته توانایی دانشمندان امروزی نسب به زمان شیوع آنفلوانزای اسپانیایی ۱۹۱۸ به میزان چشمگیری افزایش پیدا کرده است؛ برای مثال کارشناسان توانستند ظرف مدت 12 روز پروتئین بیرونی ویروس کرونا را به کمک تکنیک‌های جدید نقشه برداری مولکولی شناسایی کنند، اما این فرایند در دهه 1980 برای ویروس ایدز حدود 4 سال زمان برد.

استفاده از رایانه کوانتومی برای ساخت واکسن کرونا

به طور کلی محققان بر این باورند که به کمک محاسبات رایانه‌ای می‌توان خواص یک مولکول را به صورت دقیق محاسبه و رفتار آن را در یک شرایط خاص پیش‌بینی کرد. از این رو چنین اقدامی باعث خواهد شد تا مراحل درمان و بهبود کارایی آن با سرعت زیادی انجام شود. اگر بخواهیم به دلایل برتری رایانه کوانتومی در شبیه‌سازی مولکول‌ها نسبت به رایانه کلاسیک اشاره کنیم، در ابتدا باید بدانیم الکترون‌ها به شکلی کاملا همبسته روی مولکول پخش می‌شوند و خواص هر الکترون بسته به خواص همسایگان آن است. این همبستگی‌های کوانتومی قلب تئوری کوانتومی محسوب می‌شوند.

برای مثال با الکترون‌های ویروس کرونا می‌بایست کاملا به عنوان قسمتی از یک موجود که از درجه آزادی زیادی بهره می‌برد رفتار شود و نمی‌توان تاثیرات کلی این گروه را به جمع الکترون‌های متمایز و جداگانه آن تقسیم کرد. الکترون‌ها از همبستگی‌های قدرتمندی برخوردارند و به دلیل از دست دادن فردیت خود می‌بایست به عنوان یک هویت کلی با آنها رفتار کرد. از این رو برای حل معادلات باید کلیه الکترون‌ها به صورت همزمان در نظر گرفته شوند. هرچند کامپیوترهای کلاسیک نیز در واقعیت قادر به شبیه‌سازی این مولکول‌ها هستند، اما هر پیکربندی چند الکترونی می‌بایست به صورت جداگانه در حافظه ذخیره گردد.

فرض کنید یک مولکول فقط 10 الکترون دارد و هر الکترون قادر است در دو وضعیت مختلف درون مولکول قرار بگیرد. از این رو کارشناسان می‌بایست 1024 حالت مختلف را در نظر بگیرند که برای این کار به 1024 بیت کلاسیک نیاز خواهد بود، اما رایانه کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کوبیت بهره می‌برد که قادر است آنها را همانند الکترون‌ها و مولکول‌ها با یکدیگر مرتبط کند. از این رو در واقع برای نمایش الکترون‌هایی که درهم‌تنیده هستند، رایانه کوانتومی فقط به 10 کیوبیت نیاز خواهد داشت. چنین قابلیتی باعث خواهد شد محاسبات به روش کوانتوم با سرعت بسیار بیشتری از کلاسیک انجام شود.

پروتئین بیرونی ویروس کرونا دارای هزاران اتم بوده که محاسبه آنها با کامپیوتر کلاسیک امکان‌پذیر نیست و باید از ابزار قدرتمندی چون کامپیوتر کوانتومی استفاده کرد. به بیانی ساده شبیه‌سازی‌های کوانتومی می‌توانند در زمان بسیار کوتاهی 99.9 درصد از داروهای بدون اثر را شناسایی کنند و دانشمندان به کمک آن در زمانی کوتاهی به کشف درمان و واکسن بیماری‌ها دست پیدا خواهند کرد. استفاده از کامپیوترهای کوانتومی هزینه‌های زیادی را به همراه دارد، اما اکنون محققان در حال تلاشند تا به کمک این فناوری سرعت فرایند درمان و ساخت واکسن را افزایش دهند.