الطب الحيوي
نستكشف الحياة، جزيئاً بعد جزيء.
استكشاف تطبيقات الحوسبة الكمومية في أبحاث علوم الحياة عبر البنية الإلكترونية للجزيئات وطاقات التشكيلات والتفاعلات الموضعية.
بناء نماذج جزيئية انطلاقًا من ترابط الذرات
باستخدام البنية المتعادلة للغليسين NH₂–CH₂–COOH، تُحدَّد الروابط بين الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين، لتكون نقطة انطلاق لبناء الهندسة الجزيئية والنماذج الإلكترونية.
فهم الروابط الكيميائية من خلال أزواج الإلكترونات
تمثيل الجزيء نفسه ببنية لويس: يمثّل الخط الواحد زوجًا من إلكترونات الترابط، والخطان زوجين، والنقاط المزدوجة أزواج الإلكترونات المنفردة. ثم تُستخدم علاقات الترابط لبناء نموذج إلكتروني لحساب الطاقة.
فهم البيئة الموضعية من خلال الترابط الهيدروجيني
باستخدام الغليسين المتعادل وجزيء ماء واحد، تُلاحظ رابطتان هيدروجينيتان بين مجموعة الكربوكسيل والماء. تمثّل الخطوط المتصلة الروابط التساهمية والمتقطعة الروابط الهيدروجينية. وتُدرج البيئة المحيطة في النموذج لدراسة أثر التفاعلات في البنية والطاقة.
تحويل المسائل الجزيئية إلى
مهام حسابية.
الانطلاق من تشكيل جزيئي، أو مجموعة من المدارات المعنية، أو جزء من تفاعل، لربط النمذجة الجزيئية بالحل الكمومي وتحليل الطاقة.
- بناء النموذج
من النظام المدروس إلى نموذج إلكتروني.
اختيار التشكيلات الجزيئية وعدد الإلكترونات والمدارات المعنية، وتحويل استقرار التشكيلات أو طاقات الروابط أو التفاعلات الموضعية إلى مهام محددة لحساب الطاقة.
- الحوسبة الهجينة
ربط النمذجة الكلاسيكية بالحل الكمومي.
تُعدّ الحوسبة الكلاسيكية البنى والنماذج، وتعالج الطرائق الكمومية مسائل إلكترونية مختارة. وتسهم نتائج القياس في تحديث المعلمات، لتكوين سير عمل تكراري للحل.
- تحليل الطاقة
الاستعانة بتغيرات الطاقة للإجابة عن أسئلة البحث.
مقارنة الطاقات النسبية لتشكيلات أو خطوات تفاعل مختلفة لتحليل الاستقرار وحواجز التفاعل وتأثيرات البيئة الموضعية.
تتبّع تغيرات الطاقة من أجل
فهم عمليات التفاعل.
تتغير البنية الجزيئية أثناء التفاعل، وتتغير معها الطاقة. وتتيح مقارنة المسارات ربط الحسابات على المستوى الإلكتروني بأسئلة محددة في علوم الحياة.
- استقرار التشكيلكيف تتغير الطاقات النسبية باختلاف الترتيبات الفراغية؟
- حاجز التفاعلما قمم الطاقة التي يجب تجاوزها عند تكوّن الروابط أو كسرها؟
- البيئة الموضعيةكيف تؤثر التفاعلات مع الجزيئات المحيطة في التفاعل؟
ربط البحث الجزيئي
بالعتاد فائق التوصيل.
بعد تحويل النموذج الإلكتروني إلى دوائر كمومية، يتولى العتاد إعداد الحالات الكمومية والتحكم فيها وقياسها. تحمل الشرائح الكمومية فائقة التوصيل المعلومات الكمومية، ويربط النظام المتكامل البيئة المبردة والقياس والتحكم بالموجات الدقيقة والقراءة في سلسلة عتادية لتنفيذ الدوائر.