基于MAFFT启发的量子位移序列比对及其在决策图上的高效模拟
多序列比对(MSA)是基因组序列比对的核心操作,在生物信息学中应用广泛。MAFFT作为一款实用型MSA工具,通过反复移位序列对并计算距离来实现比对。由于序列对数量随序列数呈平方级增长,这一过程可能成为性能瓶颈。该研究团队提出基于量子移位的序列比对方法(QShift-SA),将这种“移位式得分计算”实现为基于量子门的电路,并利用格罗弗算法搜索移位量和序列对。 QShift-SA构建了一个能计算两条序列间汉明距离(错配数)的量子预言电路,包含数据编码、可控移位、比较和加法等模块。该预言电路可筛选出较小距离的候选对。QShift-SA并非旨在取代完整MSA流程,而是针对经典MAFFT中常占据主要运行时间的筛选步骤进行优化。研究人员评估了电路资源(量子比特数、门数量与深度),并在多个量子电路模拟器上进行基准测试。结果显示,基于决策图(DD)的量子电路模拟器运行速度比态向量模拟器和MPS模拟器快1000倍以上,且能处理更大规模电路。
量科快讯
1 天前
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