クリーブランド・クリニック、理化学研究所、IBMが12,635原子のタンパク質複合体をシミュレーション

クリーブランド・クリニック、理化学研究所（RIKEN）、IBMの共同チームが、12,635原子に及ぶタンパク質・リガンド複合体のシミュレーションに成功し、量子セントリック・スーパーコンピューティングにおける重要なマイルストーンを達成しました。このシミュレーションは、液体水溶液中のタンパク質T4リゾチームとトリプシンをモデル化しており、これまでに量子ハードウェアで実行された中で最も生物学的に意味のある分子シミュレーションです。この成果は、わずか6ヶ月前の類似ベンチマークと比較して、システムサイズで40倍、精度で210倍の向上を示しており、量子コンピュータがライフサイエンス分野で実用的な科学ツールとして成熟しつつあることを示唆しています。

この技術的なブレークスルーは、EWF-TrimSQD（Embedding Wave Function – Trimmed Sample-based Quantum Diagonalization）と呼ばれる革新的なハイブリッドアルゴリズムによって推進されました。このフレームワークは、「量子セントリック・スーパーコンピューティング」を利用しており、古典コンピュータが巨大なタンパク質・リガンド複合体を、より小さく計算可能な「フラグメント」に分解します。最も複雑でエンタングルしたクラスターは、IBM Quantum Heronプロセッサにオフロードされます。今回の研究では、最大94量子ビットがシミュレーションあたり約6,000回の量子演算を実行し、フラグメントの電子構造を計算しました。これらの結果は、理化学研究所の富岳や東京大学のMiyabi-Gといった古典的スーパーコンピュータによって再構築され、分子の完全な表現を提供しました。