Kopenhagen – 12. November 2026 – Die Wechselwirkungen zwischen Molekülen vorhersagen zu können, ist für die Wirkstoffforschung von zentraler Bedeutung. Denn man erhält auf diese Weise wichtige Informationen darüber, wie ein neues Medikament im menschlichen Körper wirken könnte, welche Nebenwirkungen es möglicherweise hervorruft und vieles mehr. Die computergestützte Modellierung dieser Wechselwirkungen bietet die Möglichkeit, den Aufwand für langwierige und kostspielige Laborarbeiten zu verringern. Dennoch liegen einige Wechselwirkungen nach wie vor außerhalb der Fähigkeiten klassischer Computer.
Dem dänischen Quanten-Softwareunternehmen Kvantify ist nun ein bedeutender Schritt zur Bewältigung dieser Herausforderung gelungen. Mithilfe eines neuartigen Rechenmodells, das auf dem Quantinuum-Quantencomputer „System Model H2“ getestet wurde, konnte eine für die biomolekulare Stabilität relevante Wechselwirkung präzise erfasst werden.
Im Mittelpunkt der Untersuchung standen Dispersionswechselwirkungen. Diese Wechselwirkungen sind für sich genommen geringfügig, tragen jedoch in ihrer Gesamtheit entscheidend dazu bei, biologische Strukturen wie beispielsweise DNA und Proteine zu stabilisieren. Zudem beeinflussen sie, wie Moleküle sich aneinanderbinden. Die genaue Beschreibung der Wechselwirkungen ist schwierig, weil hierfür das Verhalten von Elektronen vorhergesagt werden muss. Nicht zuletzt erfordert die Modellierung dieses Verhaltens enorme Rechenressourcen.
Kvantify untersuchte anhand eines Molekülpaars, das aus einer DNA-Struktur abgeleitet wurde, wie sich die Wechselwirkung verändert, wenn sich die Moleküle voneinander entfernen. Das Team wendete dafür den Quantenalgorithmus BEAST-VQE an, kombiniert mit einer exakten Quantenschaltkreissimulation durch die optimierte Integration von Qrunch mit NVIDIA cuTensorNet, und verglich die Ergebnisse mit der etablierten quantenchemischen Methode CCSD(T).
Die drei wichtigsten Erkenntnisse:
Effizientere Berechnungen. Kvantify erzielte Ergebnisse, die in ihrer Genauigkeit der CCSD(T)-Methode entsprechen. Gleichzeitig konnte jedoch die Anzahl der benötigten aktiven Orbitale von 236 auf nur 53 reduziert werden, wodurch sich der Rechenaufwand verringert.Übereinstimmung von Simulation und Hardware. Das Team führte auf dem Quantinuum-Quantencomputer „System Model H2“ Berechnungen zu zwei repräsentativen Molekülgeometrien durch und erzielte dabei Ergebnisse, die nahezu identisch mit denen idealer Simulationen waren. Dies untermauert, dass die Untersuchung dieser subtilen Wechselwirkung auf aktueller Quantenhardware machbar ist.Ein Schritt in Richtung praktischer Relevanz für die Wirkstoffforschung. Das Problem der Molekülstapelung hilft dabei, neuartige Berechnungsmethoden zu testen, die in realen Arbeitsabläufen der Quantenchemie im Zusammenhang mit Molekülerkennung und -bindung künftig eine Rolle spielen werden.Das Ergebnis ist ein molekularer Benchmark, der zeigt, wie man die Genauigkeit computergestützter Vorhersagen überprüfen kann, anstatt den Quantenvorteil nur zu behaupten. Dafür wendet die Untersuchung ein vereinfachtes Modell an, bei dem die Hardware-Berechnungen nur zwei Geometrien abdecken anstelle der gesamten Wechselwirkungskurve.
Dennoch ist es von Bedeutung: Es zeigt, wie wertvoll die Kombination von quanten- und klassischen Methoden bei der Untersuchung molekularer Wechselwirkungen ist – selbst mit den heute verfügbaren Quantencomputern. Die Arbeit beleuchtet zudem die nächste Herausforderung in der Entwicklung: klassische Rechenengpässe zu reduzieren, sobald hochwertigere Quantenhardware zur Verfügung steht.
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Kvantify ( https://www.kvantify.com) ist ein dänisches Unternehmen mit Sitz in Kopenhagen, das 2022 gegründet wurde und Softwareprodukte für Quanten- und klassische Computer entwickelt. Kvantify konzentriert sich auf die Life-Science-Branche, insbesondere auf die frühe Arzneimittelforschung. Mit seiner Technologie trägt das Unternehmen zur digitalen Souveränität Europas im Bereich Quantencomputing bei. Das Unternehmen beschäftigt 49 Mitarbeiter.
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- Computer (Wikipedia)
Ein Computer (englisch; deutsche Aussprache [kɔmˈpjuːtɐ]) oder Rechner ist ein Gerät, das mittels programmierbarer Rechenvorschriften Daten verarbeitet. Dementsprechend werden vereinzelt auch die abstrahierenden beziehungsweise veralteten, synonym gebrauchten Begriffe Rechenanlage, Datenverarbeitungsanlage oder elektronische Datenverarbeitungsanlage sowie Elektronengehirn und Elektronenrechenmaschine verwendet. Charles Babbage und Ada Lovelace (geborene Byron) gelten durch die von Babbage 1837 entworfene Rechenmaschine Analytical Engine als Vordenker des modernen universell programmierbaren Computers. Konrad Zuse (Z3, 1941 und Z4, 1945) in Berlin, John Presper Eckert und John William Mauchly (ENIAC, 1946) bauten die ersten funktionstüchtigen Geräte dieser Art. Bei der Klassifizierung eines Geräts als universell programmierbarer Computer spielt die Turing-Vollständigkeit eine wesentliche Rolle. Sie ist benannt nach dem englischen Mathematiker Alan Turing, der 1936 das logische Modell der Turingmaschine eingeführt hatte. Die frühen Computer wurden auch (Groß-)Rechner genannt; ihre Ein- und Ausgabe der Daten war zunächst auf Zahlen beschränkt. Zwar verstehen sich moderne Computer auf den Umgang mit weiteren Daten, beispielsweise mit Buchstaben und Tönen. Diese Daten werden jedoch innerhalb des Computers in Zahlen umgewandelt und als solche verarbeitet, weshalb ein Computer auch heute eine Rechenmaschine ist. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit eröffneten sich neue Einsatzbereiche. Computer sind heute in allen Bereichen des täglichen Lebens vorzufinden, meistens in spezialisierten Varianten, die auf einen vorliegenden Anwendungszweck zugeschnitten sind. So dienen integrierte Kleinstcomputer (eingebettetes System) zur Steuerung von Alltagsgeräten wie Waschmaschinen und Videorekordern oder zur Münzprüfung in Warenautomaten; in modernen Automobilen dienen sie beispielsweise zur Anzeige von Fahrdaten und steuern in „Fahrassistenten“ diverse Manöver selbst. Universelle Computer finden sich in Smartphones und Spielkonsolen. Personal Computer (engl. für persönliche Computer, als Gegensatz zu von vielen genutzten Großrechnern) dienen der Informationsverarbeitung in … - Quanten (Wikipedia)
Quanten bezeichnet: den Plural von Quant in der Physik große Füße oder Schuhe in der Umgangssprache Siehe auch: - Quantencomputer (Wikipedia)
Ein Quantenprozessor bzw. Quantencomputer ist ein Prozessor, der die Gesetze der Quantenmechanik nutzt. Im Unterschied zum klassischen Computer arbeitet er nicht auf der Basis makroskopischer Zustände elektronischer Schaltkreise, sondern quantenmechanischer Zustände geeigneter Systeme. Damit ist es möglich, im Laufe der Rechnung Superpositionszustände und Quantenverschränkung zu erzeugen, die beide für die Informationsverarbeitung in Quantencomputern entscheidend sind. Quantenalgorithmen könnten die Berechnungszeit für viele mathematische und physikalische Problemstellungen deutlich verringern. Beispielsweise zeigen theoretische Studien, dass Quantenalgorithmen bestimmte Probleme der Informatik, z. B. die Suche in extrem großen Datenbanken (siehe Grover-Algorithmus) und die Faktorisierung großer Zahlen (siehe Shor-Algorithmus) effizienter lösen können als klassische Algorithmen. Geprägt wurde der Begriff auf der ersten Conference on the Physics of Computation am MIT im Mai 1981 durch die Vorträge der Physiker Paul Benioff und Richard Feynman über quantum computing. Benioff präsentierte seine Arbeit, die zeigte, dass Computer unter den Gesetzen der Quantenmechanik arbeiten können. Feynmans Vortrag stellte erstmals ein Grundmodell für einen Quantencomputer vor. Der Quantencomputer blieb lange ein überwiegend theoretisches Konzept. Es gab verschiedene Vorschläge, wie ein Quantencomputer realisiert werden könnte, in kleinem Maßstab wurden einige dieser Konzepte im Labor erprobt und Quantencomputer mit wenigen Qubits realisiert. Der Rekord lag im November 2021 bei 127 Qubits für den Prozessor, ein Jahr später bei 433 Qubits und 2025 bei 6100 Qubits. Neben der Anzahl der Qubits ist aber auch zum Beispiel eine geringe Fehlerquote beim Rechnen und Auslesen wichtig und wie lange die Zustände in den Qubits fehlerfrei aufrechterhalten werden können. Seit 2018 investieren viele Regierungen und Forschungsorganisationen sowie große Computer- und Technologiefirmen auf der ganzen Welt in die Entwicklung von Quantencomputern, die von vielen als eine der entstehenden Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts angesehen werden. - Software (Wikipedia)
Software [ˈsɒf(t)wɛː] (englisch; wörtlich „weiche Ware“, soft = leicht veränderbare Komponenten als Gegenstück zu ‚Hardware‘ für die physischen Komponenten) ist ein Sammelbegriff für Computerprogramme und die zugehörigen Daten. Sie kann zusätzlich Bestandteile wie z. B. die Softwaredokumentation als Handbuch in digitaler oder gedruckter Form enthalten. Software bestimmt, was ein softwaregesteuertes Gerät tut und wie es das tut. Die Hardware (das Gerät selbst) führt Software aus (arbeitet sie ab) und setzt sie so in die Tat um. Software ist die Gesamtheit von Informationen, die man der Hardware hinzufügen muss, damit ein softwaregesteuertes Gerät für ein definiertes Aufgabenspektrum nutzbar wird. Durch das softwaregesteuerte Arbeitsprinzip kann eine starre Hardware individuell arbeiten. Es wird heute nicht nur in klassischen Computern angewendet, sondern auch in vielen eingebetteten Systemen wie beispielsweise in Waschmaschinen, Fernsehgeräten, Mobiltelefonen und Navigationssystemen. - wissenschaft (Wikipedia)
Das Wort Wissenschaft (mittelhochdeutsch wizzen[t]schaft beinhaltet Wissen, Vorwissen, Genehmigung; lateinisch scientia) bezeichnet die Gesamtheit des menschlichen Wissens, der Erkenntnisse und der Erfahrungen einer Zeitepoche, die systematisch erweitert, gesammelt, aufbewahrt, gelehrt und tradiert wird. Wissenschaft ist die Methodik des überprüfbaren Erkenntnisgewinns, laut Karl Jaspers „allgemeingültige, zwingende Erkenntnis“. Sie nutzt dazu die Arbeitsmittel Beobachtung, Experiment, Analyse, Theorie, Veröffentlichung, Kritik, Überprüfung, Überarbeitung und Weiterentwicklung. Alte obsolete Wissensstände können ihrerseits Untersuchungsgegenstand im Rahmen der Wissenschaftsgeschichte werden.
