Un moteur de chimie quantique ultrarapide pourrait accélérer le développement de nouveaux médicaments et matériaux

Un puissant moteur de chimie quantique est désormais disponible et peut aider les scientifiques à résoudre des problèmes chimiques complexes. La nouvelle technologie pourrait considérablement accélérer la recherche dans la découverte de médicaments, la science des matériaux et d’autres domaines, affirme le développeur du système, QDX.

Le système de structure électronique à grande échelle (EXESS) peut effectuer plus d’un quintillion de calculs par seconde pour répondre à des questions de chimie quantique, ont déclaré les représentants de QDX dans un communiqué. déclaration.

Les calculs de chimie quantique jouent un rôle majeur dans le développement de nouveaux médicaments et matériaux. Par exemple, les chercheurs utilisent chimie quantique simulations pour comprendre comment les médicaments interagissent avec les sites de liaison moléculaire dans le corps. Cette compréhension peut aider les chercheurs à modifier la molécule médicamenteuse pour optimiser la vitesse et l’efficacité de cette liaison.

Mais traditionnellement, la modélisation de la chimie quantique « consomme une quantité absolument gigantesque » de puissance de calcul, Loong WangPDG de QDX, a déclaré à Live Science. « Il est en fait, dans de nombreuses situations, véritablement plus rapide de synthétiser un composé et de le tester sur plusieurs semaines que d’essayer de faire un calcul sur ce composé. »

La quantité de puissance de calcul nécessaire évolue de façon exponentielle avec le nombre de atomes dans le système. Résoudre avec précision les problèmes liés aux grosses molécules telles que les protéines, qui peuvent contenir des milliers d’atomes, devient rapidement intenable. Le but d’EXESS, a déclaré Wang, est de « rendre la chimie quantique suffisamment rapide pour être utilisée dans la pratique ».

EXESS fonctionne 3 000 à 4 000 fois plus rapidement que de nombreux autres logiciels de chimie quantique, explique QDX, ouvrant ainsi la voie aux calculs avec de grosses molécules comme les protéines. Aucune innovation n’est à l’origine de cette énorme augmentation, et elle fonctionne sur du matériel conventionnel – donc non. informatique quantique est nécessaire. Au lieu de cela, Wang et ses collègues ont optimisé de nombreux composants individuels du logiciel, qui, ensemble, augmentent la vitesse et l’échelle des calculs.

« Il y a des calculs qui prendraient en principe environ un mois mais qui prennent en réalité plus de 12 minutes »
Loong Wang, PDG de QDX

L’équipe a notamment accéléré les calculs en trouvant des moyens d’exécuter plusieurs opérations en même temps. De nombreux algorithmes de chimie quantique sont conçus pour fonctionner par étapes séquentielles. Mais même avec une puissance de calcul extraordinaire, « neuf chefs ne peuvent pas cuisiner une recette en un neuvième du temps », a déclaré Wang. L’équipe a trouvé des moyens de modifier les algorithmes ou les approches théoriques pour permettre à davantage de processus d’être exécutés en tandem, comme « une cuisine industrielle où vous préparez simplement des recettes », a ajouté Wang.

Par exemple, l’équipe a mis en œuvre une technique connue sous le nom de fragmentation moléculaire, qui décompose un problème en fragments plus petits, calcule ces fragments en même temps, puis recoud ces morceaux ensemble. Cela leur a permis d’accélérer les calculs volumineux en exécutant simultanément plusieurs petits calculs.

« Il y a des calculs qui prendraient, en principe, environ un mois, mais qui prendraient en réalité plus de 12 minutes » lorsqu’ils sont exécutés avec EXESS, a déclaré Wang à Live Science.

QDX se concentre actuellement sur l’utilisation d’EXESS pour la découverte de médicaments, la recherche et l’optimisation des interactions entre les médicaments et le corps ou une meilleure compréhension du fonctionnement des médicaments existants et des raisons pour lesquelles les gens développent des résistances à ceux-ci. Mais l’entreprise offre un accès gratuit aux projets de recherche approuvés. Une version limitée du logiciel est également disponible au grand public.

« J’espère que les gens feront des choses que nous ne faisons pas actuellement, et je ne dis pas cela d’un point de vue compétitif », a déclaré Wang. « Nous avons choisi de nous concentrer sur quelques problèmes que nous pensons vraiment intéressants. Mais ce que nous voulons vraiment voir, c’est que les gens se concentrent sur les 99% restants des problèmes qui existent, et voient ce qu’ils en font, et voir si dans certains de ces domaines, nous pourrions être surpris de voir à quel point la chimie quantique peut aider à faire la différence. »

Anissa Chauvin

Je m'appelle Anissa, rédactrice passionnée au cœur battant pour Reveil Citoyen Media. Mon parcours, de la plume lycéenne aux salles de rédaction, est guidé par une curiosité insatiable et le désir ardent de révéler les vérités cachées. Chaque article que je rédige est une invitation à réfléchir, à questionner et, surtout, à agir pour un monde meilleur.