IBM 模拟 12,635 原子蛋白质，量子计算实现重大飞跃

对一个包含 12,635 个原子的蛋白质复合物的里程碑式模拟，标志着量子计算正从实验性技术转向可用于药物研发的实用科学工具。

来自 IBM（纽交所代码：IBM）、克利夫兰医学中心和日本理化学研究所（RIKEN）的科学家成功模拟了一个由 12,635 个原子组成的蛋白质复合物，这是利用量子硬件建模的有史以来最大的分子。这项于 5 月 5 日公布的成就采用了量子-经典混合方法，有望缩短目前长达十年以上的药物研发周期。

“这项工作标志着一项重要的进步，并强调了量子计算在与药物研发相关的系统中正发挥着日益显现的作用，”该研究的第一作者、克利夫兰医学中心计算生命科学系的职员科学家 Kenneth Merz 博士表示，“通过跨越 12,000 个原子的障碍，我们显著扩大了利用量子计算进行具有生物学意义的分子模拟的规模。”

该模拟在位于克利夫兰医学中心和理化学研究所的 IBM 156 量子比特 Heron 处理器上运行，使用了多达 94 个量子比特和近 6,000 次量子操作。这一任务是与世界上两台最强大的经典超级计算机——富岳（Fugaku）和 Miyabi-G 协同完成的。该框架模拟的分子比六个月前同类方法所能处理的分子大出约 40 倍，关键计算的准确度提高了多达 210 倍。

这项研究直接解决了生命科学领域的一个主要瓶颈：准确预测药物候选物如何与目标蛋白质结合。目前的计算方法在处理大分子的复杂性时表现挣扎，导致实验室工作不仅昂贵且需要漫长的反复试验。这种以量子为中心的方法为更准确的能量计算提供了路径，有望为制药行业节省数以十亿计美元的研发成本。

分子模拟的混合路径

这一突破得益于 IBM 称之为“以量子为中心的超级计算”的框架，该框架将量子处理器与经典超级计算机结合。在这种模式下，经典机器（理化学研究所的富岳和东京大学的 Miyabi-G）将庞大的蛋白质-配体复合物分解成较小的、可计算的片段。

随后，IBM 的 Quantum Heron 处理器计算了这些单个片段的量子力学行为。计算结果由超级计算机重新整合，以构建出 12,635 原子分子的完整图景。一种新型混合算法 EWF-TrimSQD 在减少计算开销方面发挥了关键作用，使模拟如此规模的系统成为可能。这项工作建立在先前的里程碑之上，包括对 303 原子的 Trp-cage 基准分子的模拟。

从硬件指标到问题解决

多年来，量子计算的进展一直以量子比特数量和错误率来衡量。而这一成就暗示了一个新的衡量标准：它能帮助解决的问题的重要性。“量子计算机不再仅仅是在证明它们是可行的工具，它们正在证明自己能在以量子为中心的超级计算架构中贡献有意义的结果，”IBM 研究院院长 Jay Gambetta 表示。

对于投资者而言，这标志着 IBM 数十年研发投入的切实回报，目前 IBM 的预期市盈率约为 19 倍。虽然这不会影响短期盈利，但它展示了将量子计算应用于高价值制药和生物技术领域的清晰路径。尽管 Alphabet（纳斯达克代码：GOOGL）等竞争对手以及 PsiQuantum 和 Infleqtion 等初创公司正在追求不同的容错量子计算路径，但 IBM 在现实世界科学问题上的演示为其提供了一个关键的证明点。随着量子系统集成到辉瑞（Pfizer）和默克（Merck）等大型制药公司的标准研发流程中，准确建模分子相互作用的能力可能成为重要的长期收入增长点。

本文仅供参考，不构成投资建议。