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本報(bào)訊 （記者 李洋）近日，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)給藥物研發(fā)裝上了“量子顯微鏡”。記者從安徽省量子計(jì)算工程研究中心獲悉，本源量子聯(lián)合中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心人工智能研究院成功實(shí)現(xiàn)全球首個(gè)基于量子邊編碼技術(shù)的藥物分子性質(zhì)預(yù)測(cè)應(yīng)用，并在中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上完成真機(jī)驗(yàn)證，該項(xiàng)技術(shù)為分子性質(zhì)預(yù)測(cè)及藥物研發(fā)開辟全新路徑。

藥物研發(fā)中，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)分子性質(zhì)是快速篩選候選藥物的關(guān)鍵。圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法用“圖”結(jié)構(gòu)來(lái)理解藥物分子：原子是“點(diǎn)”，化學(xué)鍵是“邊”。已有的量子算法可以提升對(duì)“點(diǎn)”的處理能力，但對(duì)“邊”無(wú)能為力——就像拼圖缺失關(guān)鍵模塊，始終無(wú)法完整呈現(xiàn)分子特性。此次研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的量子嵌入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，融入全球首創(chuàng)量子邊編碼技術(shù)和量子節(jié)點(diǎn)嵌入模式，首次在量子層面實(shí)現(xiàn)原子與化學(xué)鍵的同步處理，大幅提升了對(duì)分子行為的預(yù)測(cè)精度，顯著提升藥物發(fā)現(xiàn)效率。目前，基于該項(xiàng)技術(shù)的藥物毒性預(yù)測(cè)真機(jī)應(yīng)用已上線“本源量子計(jì)算云平臺(tái)”。

“如果說傳統(tǒng)圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是‘望遠(yuǎn)鏡’，那么融入全球首創(chuàng)量子邊編碼技術(shù)的量子嵌入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是‘顯微鏡’——不僅能看清原子位置，更能清晰捕捉到化學(xué)鍵的相互作用，讓藥物研發(fā)邁向‘精準(zhǔn)設(shè)計(jì)’?！薄氨驹次蚩铡避浖兄茍F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人竇猛漢介紹，“這一技術(shù)顯著提升了關(guān)鍵藥物性質(zhì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率：HIV抗病毒藥物篩選準(zhǔn)確率從73%躍升至97%，阿爾茨海默病藥物預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率從64%提升至70%。”

安徽省量子計(jì)算工程研究中心主任郭國(guó)平教授表示，“量子嵌入圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已成功在中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)‘本源悟空’上運(yùn)行驗(yàn)證，標(biāo)志著我國(guó)已初步具備實(shí)用化量子計(jì)算能力?！?/p>

以上成果以題為“Quantum-Embedded Graph Neural Network Architecture for Molecular Property Prediction”的論文發(fā)表于化學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威期刊Journal of Chemical Information and Modeling。作為量子圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域首篇關(guān)于量子邊編碼的研究論文，該成果獲得了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛認(rèn)可，為量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。