IBM 清華診所 RIKEN 用量子電腦模擬 12,635 個原子的蛋白質複合體

IBM、Cleveland Clinic 同日本 RIKEN 研究所嘅研究人員，使用量子電腦結合全球兩台最強大超級電腦，模擬咗一個包含 12,635 個原子嘅蛋白質複合體。呢個成就要數有史以來最大嘅生物學上有意義分子，使用量子硬件進行建模，正如 IBM 在波士頓舉行嘅 Think 2026 會議上宣布。呢個模擬規模比團隊六個月前嘅成就要大約 40 倍，代表量子-經典混合系統應用於藥物發現同生物醫學研究嘅重大進展。

計算方法概述

研究聚焦於 trypsin，一種常用作藥物交互模型嘅消化酶，以及第二個蛋白質-配體複合體。經典超級電腦將每個分子分割成可計算片段。IBM 嘅 156-qubit Heron 處理器，位於美國 Cleveland Clinic 同日本神戶 RIKEN，使用高達 94 qubits 同每個模擬片段近 6,000 個量子操作，計算呢啲片段嘅量子力學行為。結果其後喺經典系統上重新組裝，包括 RIKEN 嘅 Fugaku 超級電腦同東京大學及筑波大學運作嘅 Miyabi-G，生成完整分子表示。

IBM 稱為 quantum-centric supercomputing (QCSC) 嘅計算框架，係一個緊密耦合、閉環架構，量子同經典處理器迭代交換數據，而非順序運作。每個系統處理其最擅長嘅問題面向。量子處理器抽樣經典方法難以處理嘅廣泛電子組態空間，而超級電腦執行確定性對角化同最終組裝。 實現呢個規模增加嘅算法係 EWF-TrimSQD，新開發嘅量子-經典混合算法，大幅減少計算開銷，並提升量子硬件上分子化學嘅直接表示。

相對於六個月前結果，呢個算法實現系統模擬規模大約大 40 倍，並喺關鍵工作流程步驟達成高達 210 倍準確度。EWF-TrimSQD 擴展團隊之前鐵硫簇研究中建立嘅 Sample-based Quantum Diagonalization (SQD) 框架。之前工作創量子化學準確度紀錄，RIKEN 嘅 Fugaku 超級電腦跨全部 152,064 個經典計算節點，同 Heron 處理器閉環運作，使用超過 7.

6 百萬核心。 現時蛋白質模擬進一步擴展呢個方法，並應用於具直接藥物相關性嘅分子。 蛋白質-配體模擬，模擬藥物候選物如何結合目標蛋白，係藥物研究中最耗計算資源挑戰之一。雖然經典電腦可近似呢啲交互，但分子複雜度增加時準確度會下降。能夠以量子輔助準確度模擬 12,635 原子系統，為酶催化、藥物結合機制同分子行為提供新洞見，呢啲目前需實體實驗。 展望未來，準確擴展分子系統模擬能力，代表研究人員更好預測藥物同蛋白質目標交互嘅進展。

發現目前詳述於 arXiv 預印本，未經同行評審，作者承認呢個標準注意事項，並呈現結果作為進一步驗證基礎。 2026 年 3 月，IBM 推出業界首個已發表 quantum-centric supercomputing 參考架構，正式化量子處理器同 CPU、GPU 同經典高性能計算基礎設施喺本地同雲端環境嘅整合。蛋白質模擬係呢個架構上至今最複雜科學成果。