CovAngelo:一种用于精准且可扩展药物发现的量子-经典混合计算平台

本研究团队推出了一套面向复杂分子环境中化学反应建模的计算平台,其核心应用场景聚焦于药物研发领域的配体-蛋白质结合研究。该平台采用创新的“量子-量子-经典”(QM/QM/MM)多尺度嵌入模型,通过将分子动力学与量子信息增强的密度矩阵嵌入理论相结合,并整合包含显式溶剂在内的量子化学求解器。通过量子信息度量生成纠缠一致性轨道,实现了对强关联区域的高精度描述。 该框架支持多CPU、英伟达多GPU架构等异构计算后端,并通过CUDA-Q集成了IQM、IonQ和IBM等量子硬件平台,其设计兼容未来容错量子计算系统。以第二代抗癌药物泽布替尼通过迈克尔加成机制与布鲁顿酪氨酸激酶共价对接为例,该平台在低于现有方法计算成本的条件下,完整计算出了反应能量曲线和能垒,验证了其性能优势。该方法提供的精确第一性原理反应能垒估算,有助于降低药物研发流程中的假阳性和假阴性率。 通过在GPU集群和云端CPU基础设施上的基准测试验证了其可扩展性。研究团队展示了与量子设备(最高20量子比特)的集成方案,并结合容错量子计算的资源估算,揭示了最高20倍加速潜力。除单反应建模外,该平台还支持在化学度量空间中构建反应网络,为配体筛选和反应路径的系统性探索提供了新工具。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-12 06:42

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