Международная команда специалистов впервые смогла загрузить полный геном реального вируса на квантовый компьютер и подготовить его к анализу. В качестве модели исследователи выбрали вирус гепатита D (HDV) — один из самых маленьких, но при этом сложных по своей структуре и быстро мутирующих РНК-вирусов.
Генетическая информация хранится в виде длинной последовательности нуклеотидов, тогда как квантовые компьютеры работают с квантовыми состояниями кубитов. Исследователям пришлось разработать способ преобразования всего генома в специальное квантово-совместимое представление, которое машина способна подготовить, обработать и затем измерить. Именно этот перевод реальных биологических данных на "язык" квантовых вычислений и стал мировым достижением.
Геном вируса был выбран как компактная, но сложная модель: его РНК быстро мутирует и образует сложные структуры. Учёные показали, что квантовые алгоритмы уже способны работать с реальными биологическими данными, а не только с искусственными тестовыми примерами. Кроме того, команда продемонстрировала квантовые методы кодирования генетической информации, выравнивания последовательностей, сборки пангеномов и построения филогенетических деревьев.
Исследователи считают, что в будущем подобные технологии помогут быстрее анализировать большие массивы генетической информации, отслеживать распространение инфекций и выявлять мутации, связанные с заболеваниями. При этом они подчёркивают, что квантовые компьютеры пока не заменяют классические системы: ближайшая цель — создать сервис, объединяющий оба подхода и позволяющий выбирать наиболее эффективный способ анализа для каждой задачи.
