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笔记本实验

本笔记本基于Amazon Braket实现了 QFold:quantum walk and deep learning to solve protein folding。这主要是由 Roberto Campos 基于他的 implementation 贡献的。

使用量子游走的蛋白质折叠

蛋白质折叠是蛋白质分子呈现其三维形状的过程, 这对其正常功能至关重要。 蛋白质由氨基酸的线性链组成, 它们的最终结构由氨基酸的序列和它们之间的相互作用决定。

在蛋白质折叠过程中,线性氨基酸链折叠成独特的三维结构,通过各种类型的相互作用(例如氢键、静电力和范德华力)来稳定该结构。蛋白质折叠的过程非常复杂,涉及多个阶段,包括二级结构的形成,例如 alpha 螺旋和 beta 折叠,以及将这些结构包装成最终的三维形状。

Protein

图8: 折叠前后的蛋白质8

在这项工作中,量子行走被应用 到 Metropolis 算法,以预测蛋白质如何在 3D 中折叠。 量子行走是经典随机行走的量子模拟。与经典的随机游走不同,游走者占据确定的状态,随机性是由于状态之间的随机转换而产生的,在量子游走中,随机性是通过以下方式产生的:(1) 状态的量子叠加,(2) 非随机、可逆的单一演化(3) 状态测量引起的波函数坍缩。这在原始论文中被命名为 Qfold。

Qfold

图9: QFold算法方案9

部署完成后,您可以在堆栈页面选择解决方案的根堆栈,选择输出(Outputs),打开笔记本的链接。请到healthcare-and-life-sciences/c-1-protein-folding-quantum-random-walk/protein-folding-qrw.ipynb查看细节。

参考