量子计算 (QC) 是一种新范式,它将彻底改变计算的各个领域,尤其是云计算。量子计算仍处于起步阶段,是一项成本高昂的技术,由于其对环境因素的快速响应,能够在高度隔离的环境中运行。因此,它仍然是研究人员难以实现的一项具有挑战性的技术。将量子计算集成到云等隔离的远程服务器中并提供给用户,可以克服这些问题。此外,专家预测,量子计算能够快速解决复杂且计算密集型的操作,将为处理大量数据的系统(如云计算)带来巨大好处。本文介绍了量子云计算 (QCC) 范式的愿景和挑战,该范式将随着量子和云计算的融合而出现。接下来,我们将介绍量子计算相对于传统计算应用的优势。我们分析了量子计算对云系统的影响,例如成本、安全性和可扩展性。除了所有这些优势之外,我们还强调了量子计算中的研究空白,例如量子位稳定性和有效的资源分配。本文指出了QCC在未来研究中的优势和挑战,并强调了研究差距。
摘要:在当前的研究中,壳聚糖(CS)和聚乙烯醇(PVA)使用的水凝胶是使用没有有毒交联剂的Freeze-Thaw方法生产的。磁性纳米颗粒(MNP)和槲皮素(QC)在合成水凝胶并使用冻干剂冷冻干燥后,将其添加到系统中。准备好的样品用于体外药物释放研究。QC,称为天然多酚,是支持其抗氧化作用的癌症治疗的有前途的候选人。然而,含有Fe3O4纳米颗粒的水凝胶具有高孔隙度和封装效率,使其成为药物加载和受控释放的方便载体。QC被封装在合成的CS-PVA-MNP中。使用扫描电子显微镜(SEM)可视化制备水凝胶的形态变化。使用傅立叶变换红外光谱(FTIR)测定合成样品的分子结构,而通过热重分析(TGA)评估其热稳定性。QC在包括Fe 3 O 4 MNP的水凝胶中的封装效率(EE)和药物加载效率(DLE)分别确定为93.40%和65.58%。在pH 5和pH 7.4处的QC的体外释放曲线证明了水凝胶的有效性。这些结果表明CS-PVA-MNPS-QC是预期递送的方便载体,并揭示了QC作为药物与癌细胞的潜力。
量子计算 (QC) [15] 诞生于 1982 年,当时理查德·费曼指出了使用经典计算机模拟量子系统的复杂性。从那时起,QC 一直作为一个研究领域不断发展,直到今天,QC 的当代应用多种多样,包括密码学、金融、博弈论、化学建模或机器学习 [5][10][12][17],仅举几例。量子计算硬件的最新发展和可以在经典计算机中运行的量子计算机模拟器的存在,为提高量子计算的最新水平做出了重大贡献,尽管量子霸权(理解为从指数时间到多项式时间的显著加速)尚未实现,但对于少数应用而言,例如使用 Grover 搜索在 O(√n) 中搜索无序集合,使用 Deutsch-Jozsa 方法判断函数是否平衡,或使用 Shor 算法进行整数因式分解 [15],这些只是最常见的例子。
2. QC 样品 — 通常是该批次研究样品的混合样品,理想情况下结合同位素标记的代谢物混合物(例如 CIL 的 QReSS 混合物 25 ),每 8-10 个研究样品后运行一次。使用混合 QC 样品的主要优势在于,它能够评估所研究的每种代谢物的保留时间和信号稳定性(图 6)。对于大批次,在运行过程中观察到一些信号丢失并不罕见,QC 样品数据可用于有效地应用信号校正算法。还建议在运行开始时运行 QC 样品稀释系列,例如未稀释、2 倍稀释、4 倍稀释和 8 倍稀释。这有助于确认所研究代谢物的线性响应。
批次和最终批次测试,最好在现场进行。如果没有,应制定程序将疫苗安全地转移到另一个地点进行测试 - 如果将质量控制和批次放行活动分包出去,两家公司之间签订合同,明确相关角色和职责非常重要。负责质量控制的设施也应获得国家主管部门的许可或批准。成品疫苗应由独立的质量控制实验室中心进行质量控制测试 - 独立重新测试应与公司的批次放行同时进行,以便在紧急情况下节省时间。e. 制造商应提供所有必要的信息和应急计划
尽管许多量子计算 (QC) 方法都有望在理论上优于传统方法,但量子硬件仍然有限。因此,在计算机辅助药物设计 (CADD) 中利用近期 QC 需要明智地划分经典计算和量子计算。我们提出了 HypaCADD,这是一种混合经典量子工作流程,用于寻找与蛋白质结合的配体,同时考虑基因突变。我们明确确定了我们药物设计工作流程中目前可以通过 QC 替换的模块:非直观地,我们将突变影响预测因子确定为最佳候选者。因此,HypaCADD 将经典对接和分子动力学与量子机器学习 (QML) 相结合,以推断突变的影响。我们以 SARS-CoV-2 蛋白酶和相关突变体为例进行了案例研究。我们使用由量子比特旋转门构建的神经网络将经典机器学习模块映射到 QC 上。我们已经在模拟和两台商用量子计算机上实现了这一点。我们发现 QML 模型的性能可以与经典基线相媲美,甚至更好。总之,HypaCADD 为利用 QC 实现 CADD 提供了一种成功的策略。
我们每天都在使用传统计算机的优势和组件。然而,随着问题规模的扩大,许多类型的问题的计算复杂度也随之增大,超出了传统计算机所能解决的范围。量子计算 (QC) 是一种利用量子物理特性解决此类问题的计算模型。QC 正处于各个行业领域大规模采用的早期阶段,以利用其提供的算法加速。它可以应用于计算机科学、数学、化学和生物化学工程以及金融行业等多个领域。本文的主要目的是为可能不熟悉量子计算的化学和生物化学研究人员和工程师提供概述。因此,本文首先解释了 QC 的基本概念。本出版物试图解决的第二个贡献是化学工程文献仍然缺乏对 QC 最新进展的全面回顾。因此,本文回顾并总结了最新技术,以深入了解量子计算如何使化学工程问题受益并对其进行优化。文献分析涵盖了 QC 领域的综合文献,并使用科睿唯安 1990 年至 2020 年的分析数据,分析了化学工程中各种出版主题的量子计算研究。在文献分析之后,重点介绍了 QC 在化学和生物化学工程中的相关应用,并在结论中展望了该领域的未来发展方向。
由于处于早期阶段,NISQ 设备在硬件和架构方面高度多样化。领先的 QC 供应商(包括 IBM、Rigetti、Google、IonQ 等)采用了截然不同的方法来构建硬件量子比特。为了支持他们的量子比特选择,供应商还选择了不同的指令集和硬件通信拓扑。此外,由于量子比特控制和制造方面存在根本性挑战,QC 系统的硬件噪声也存在差异。虽然这种多样性本身对高效和可移植的应用程序执行构成了挑战,但现在可构建的 QC 硬件与引人注目的现实世界应用程序的资源需求之间也存在巨大差距。许多有趣的应用程序需要具有数千个量子比特和高精度操作的大型系统,但目前的硬件只有不到 100 个量子比特,并且容易出错。为了完全实现实用而强大的 QC,必须采用计算机架构技术和软件工具链来缩小各种算法和设备之间的算法到设备资源差距。为此,我们的文章 2 对量子计算机系统的跨平台特性进行了最深入的探索,并提供了全栈、基准测试驱动的硬件软件分析。从计算机架构的角度来看待量子计算机,我们评估了重要的硬件设计决策(量子比特类型、系统大小、连接性、噪声)、硬件软件接口(门集选择)和软件优化,以解决基本的设计问题:量子计算机系统应该向软件公开哪些指令?指令是否应该在跨不同量子比特类型的设备独立 ISA 中统一?硬件连接性和噪声特性如何影响基准测试性能?编译器可以克服硬件限制吗?为了回答这些问题,我们使用真实系统测量来评估一套量子计算机
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