IBM 模擬 12,635 原子蛋白質，量子計算實現重大飛躍

對一個包含 12,635 個原子的蛋白質複合物的里程碑式模擬，標誌著量子計算正從實驗性技術轉向可用於藥物研發的實用科學工具。

來自 IBM（紐交所代碼：IBM）、克利夫蘭醫學中心和日本理化學研究所（RIKEN）的科學家成功模擬了一個由 12,635 個原子組成的蛋白質複合物，這是利用量子硬體建模的有史以來最大的分子。這項於 5 月 5 日公布的成就採用了量子-經典混合方法，有望縮短目前長達十年以上的藥物研發週期。

「這項工作標誌著一項重要的進步，並強調了量子計算在與藥物研發相關的系統中正發揮著日益顯現的作用，」該研究的第一作者、克利夫蘭醫學中心計算生命科學系的職員科學家 Kenneth Merz 博士表示，「透過跨越 12,000 個原子的障礙，我們顯著擴大了利用量子計算進行具有生物學意義的分子模擬的規模。」

該模擬在位於克利夫蘭醫學中心和理化學研究所的 IBM 156 量子位元 Heron 處理器上執行，使用了多達 94 個量子位元和近 6,000 次量子操作。這一任務是與世界上兩台最強大的經典超級電腦——富岳（Fugaku）和 Miyabi-G 協同完成的。該框架模擬的分子比六個月前同類方法所能處理的分子大出約 40 倍，關鍵計算的準確度提高了多達 210 倍。

這項研究直接解決了生命科學領域的一個主要瓶頸：準確預測藥物候選物如何與目標蛋白質結合。目前的計算方法在處理大分子的複雜性時表現掙扎，導致實驗室工作不僅昂貴且需要漫長的反覆試驗。這種以量子為中心的方法為更準確的能量計算提供了路徑，有望為製藥行業節省數以十億計美元的研發成本。

分子模擬的混合路徑

這一突破得益於 IBM 稱之為「以量子為中心的超級計算」的框架，該框架將量子處理器與經典超級電腦結合。在這種模式下，經典機器（理化學研究所的富岳和東京大學的 Miyabi-G）將龐大的蛋白質-配體複合物分解成較小的、可計算的片段。

隨後，IBM 的 Quantum Heron 處理器計算了這些單個片段的量子力學行為。計算結果由超級電腦重新整合，以構建出 12,635 原子分子的完整圖景。一種新型混合演算法 EWF-TrimSQD 在減少計算開銷方面發揮了關鍵作用，使模擬如此規模的系統成為可能。這項工作建立在先前的里程碑之上，包括對 303 原子的 Trp-cage 基準分子的模擬。

從硬體指標到問題解決

多年來，量子計算的進展一直以量子位元數量和錯誤率來衡量。而這一成就暗示了一個新的衡量標準：它能幫助解決的問題的重要性。「量子電腦不再僅僅是在證明它們是可行的工具，它們正在證明自己能在以量子為中心的超級計算架構中貢獻有意義的結果，」IBM 研究院院長 Jay Gambetta 表示。

對於投資者而言，這標誌著 IBM 數十年研發投入的切實回報，目前 IBM 的預期市盈率約為 19 倍。雖然這不會影響短期盈利，但它展示了將量子計算應用於高價值製藥和生物技術領域的清晰路徑。儘管 Alphabet（納斯達克代碼：GOOGL）等競爭對手以及 PsiQuantum 和 Infleqtion 等新創公司正在追求不同的容錯量子計算路徑，但 IBM 在現實世界科學問題上的演示為其提供了一個關鍵的證明點。隨著量子系統整合到輝瑞（Pfizer）和默克（Merck）等大型製藥公司的標準研發流程中，準確建模分子相互作用的能力可能成為重要的長期收入增長點。

本文僅供參考，不構成投資建議。