✨︎ Resumen (TL;DR):
- IBM, RIKEN y Cleveland Clinic modelaron la enzima tripsina utilizando procesadores cuánticos y supercomputadoras.
- El complejo proteico contiene 12,635 átomos, siendo 40 veces más grande que el límite registrado hace seis meses.
- La técnica divide el cálculo en fragmentos pequeños para predecir cómo se unen los fármacos a las proteínas humanas.
Científicos de Cleveland Clinic, RIKEN e IBM simularon con éxito un complejo proteico de 12,635 átomos. El equipo utilizó un sistema híbrido que divide el trabajo entre hardware cuántico y clásico para modelar la enzima tripsina, marcando la molécula con relevancia biológica más grande jamás procesada con esta tecnología.
El diseño computacional asignó tareas específicas según la capacidad de cada equipo. Los procesadores Quantum Heron de 156 qubits de IBM, ubicados en Ohio y Japón, calcularon el comportamiento mecánico-cuántico de fragmentos moleculares.
Posteriormente, las supercomputadoras clásicas Fugaku y Miyabi-G, operadas por RIKEN y universidades japonesas, recibieron la información parcial y reensamblaron los datos para generar la representación molecular completa.
“Durante años, la computación cuántica ha sido una promesa. Ahora, las computadoras cuánticas están produciendo resultados que importan para la ciencia”, aseguró Jay Gambetta, director de IBM Research.
Un salto de escala en seis meses
Para superar los cuellos de botella técnicos, los investigadores crearon una solución a medida.
EWF-TrimSQD es un algoritmo algorítmico que reduce la carga computacional dividiendo los complejos proteína-ligando en fragmentos. Las piezas resultantes tienen el tamaño exacto para ser procesadas por chips cuánticos actuales.
El progreso ocurrió a una velocidad atípica para el sector de la supercomputación. Hace solo seis meses, este mismo equipo estaba limitado a simular moléculas 40 veces más pequeñas.
La eficiencia general de la plataforma creció drásticamente. La precisión en una de las etapas críticas del flujo de trabajo aumentó 210 veces. Para ejecutar la simulación principal, los científicos activaron hasta 94 qubits, completaron más de 9,200 circuitos y registraron 1.3 mil millones de resultados de medición.
Aplicación directa en farmacéutica
Esta investigación apunta directamente a predecir cómo interactúan los candidatos a medicamentos con las proteínas del cuerpo humano.
Kenneth Merz, científico de Cleveland Clinic y autor principal del proyecto, afirmó que el experimento “expandió significativamente la escala de simulaciones moleculares biológicamente significativas posibles con la computación cuántica y demostró un marco de trabajo para aplicar estos métodos a problemas científicamente relevantes a mayor escala”.
Con la arquitectura de división de tareas comprobada, el grupo de investigación ya prepara simulaciones de sistemas moleculares más extensos para acelerar las etapas de validación en la industria farmacológica.
