Gate-based Quantum Computing for Protein Design
Notice bibliographique
Résumé
Protein design is a technique to engineer proteins by modifying their sequence to obtain novel functionalities. In this method, amino acids in the sequence are permutated to find the low energy states satisfying the configuration. However, exploring all possible combinations of amino acids is generally impossible to achieve on conventional computers due to the exponential growth of possibilities with the number of designable sites. Thus, sampling methods are currently used as a conventional approach to address the protein design problems. Recently, quantum computation methods have shown the potential to solve similar types of problems. In the present work, we use the general idea of Grover's algorithm, a pure quantum computation method, to design circuits at the gate-based level and address the protein design problem. In our quantum algorithms, we use custom pair-wise energy tables consisting of eight different amino acids. Also, the distance reciprocals between designable sites are included in calculating energies in the circuits. Due to the noisy state of current quantum computers, we mainly use quantum computer simulators for this study. However, a very simple version of our circuits is implemented on real quantum devices to examine their capabilities to run these algorithms. Our results show that using $\mathcal{O}(\sqrt N)$ iterations, the circuits find the correct results among all $N$ possibilities, providing the expected quadratic speed up of Grover's algorithm over classical methods.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».