Pochi giorni fa, il 5 maggio 2026, un team internazionale di scienziati ha annunciato un traguardo senza precedenti nel campo della simulazione molecolare. Ricercatori della Cleveland Clinic, del prestigioso istituto giapponese RIKEN e di IBM sono riusciti a modellare una proteina composta da ben 12.635 atomi, stabilendo il primato per la più grande simulazione mai realizzata attraverso l’impiego di computer quantistici. Questo risultato non rappresenta solo un record numerico, ma testimonia l’evoluzione del calcolo quantistico da tecnologia puramente sperimentale a strumento scientifico concreto, capace di affrontare sfide reali in ambiti cruciali come la biologia, la chimica e le scienze della vita. La capacità di analizzare molecole di tale complessità apre prospettive inedite per le scoperte scientifiche, trasformando radicalmente il modo in cui comprendiamo i processi fondamentali della vita.
Il potere del quantum-centric supercomputing e l’efficienza degli algoritmi ibridi
Il successo di questa operazione è stato reso possibile da un approccio architettonico innovativo definito da IBM come quantum-centric supercomputing. Questo framework ottimizza la collaborazione tra le potenzialità dei processori quantistici e la solidità dei supercomputer classici, assegnando a ciascuna tecnologia le parti del problema in cui eccelle maggiormente. Fondamentale in questo processo è stato l’utilizzo di un algoritmo ibrido all’avanguardia denominato EWF-TrimSQD, che ha permesso di ridurre drasticamente l’overhead computazionale e di accelerare la rappresentazione chimica dei sistemi molecolari direttamente sull’hardware quantistico. Grazie a questa sinergia tecnologica, gli scienziati hanno potuto simulare il comportamento di proteine circa 40 volte più grandi rispetto a quanto fosse possibile gestire solo sei mesi fa, con un incremento dell’accuratezza nelle fasi chiave del lavoro fino a 210 volte nello stesso arco temporale.
Una nuova frontiera per la scoperta dei farmaci e la riduzione dei tempi di sviluppo
L’obiettivo primario di questa ricerca risiede nella risoluzione di uno dei problemi più complessi e onerosi della medicina moderna: lo studio del legame tra un candidato farmaco e la sua proteina target. Attualmente, i metodi computazionali tradizionali incontrano enormi difficoltà nel fornire soluzioni precise quando le dimensioni delle molecole aumentano, rendendo la scoperta dei farmaci un processo che può superare i dieci anni e richiedere investimenti miliardari. “Questo lavoro rappresenta un importante passo avanti e sottolinea il ruolo emergente del calcolo quantistico nei sistemi per la scoperta dei farmaci” , ha dichiarato il dottor Kenneth Merz, Ph.D., autore principale dello studio e staff scientist del Computational Life Sciences Department della Cleveland Clinic. Merz ha inoltre aggiunto: “Superando la soglia dei 12.000 atomi, abbiamo ampliato in modo significativo la scala delle simulazioni molecolari biologicamente rilevanti possibili con il calcolo quantistico e dimostrato un framework per applicare questi metodi a problemi scientificamente rilevanti su scala più ampia”.
Hardware d’avanguardia e collaborazione internazionale tra Stati Uniti e Giappone
Per raggiungere questo traguardo, sono state messe in campo le infrastrutture di calcolo più avanzate al mondo. La simulazione ha utilizzato i processori IBM Quantum Heron da 156 qubit, situati presso le sedi della Cleveland Clinic negli Stati Uniti e di RIKEN in Giappone. Questi processori hanno lavorato in tandem con due dei supercomputer classici più potenti attualmente in funzione: Fugaku di RIKEN e Miyabi-G, gestito dalle Università di Tokyo e Tsukuba. L’accuratezza del calcolo è stata garantita dalla potenza dell’hardware IBM, che in alcune fasi ha richiesto l’impiego di 94 qubit e l’esecuzione di quasi 6.000 operazioni quantistiche. In questo flusso di lavoro, i computer classici hanno prima scomposto i complessi proteina-ligando in frammenti gestibili, mentre la parte quantomeccanica è stata risolta dai processori quantistici, per poi essere ricomposta in una rappresentazione molecolare completa sui sistemi classici.
Verso una scienza guidata dai risultati concreti e dalle simulazioni enzimatiche
Questo risultato segna un cambiamento paradigmatico nel modo in cui viene valutato il progresso del calcolo quantistico. Se per anni il settore è stato misurato solo in termini di qubit e tassi di errore, oggi la sua rilevanza si pesa sulla capacità di risolvere problemi scientifici reali. Jay Gambetta, Direttore di IBM Research e IBM Fellow, ha sottolineato questo passaggio affermando: “Per anni, il calcolo quantistico è stato una promessa. Oggi, i computer quantistici stanno producendo risultati che contano davvero per la scienza”. Gambetta ha poi precisato: “I sistemi che abbiamo simulato sono il tipo di molecole con cui biologi e chimici lavorano nel mondo reale. I computer quantistici non stanno più dimostrando solo di essere strumenti validi, ma che possono apportare contributi significativi nelle architetture di quantum-centric supercomputing”. La ricerca si basa su successi precedenti, come la modellazione della molecola Trp-cage da 303 atomi, e punta ora a traguardi ancora più ambiziosi, come la simulazione di catalizzatori enzimatici e meccanismi farmacologici che finora potevano essere studiati solo in laboratorio.
Il ruolo istituzionale di IBM, Cleveland Clinic e RIKEN nel panorama globale
La ricerca è stata supportata dall’organizzazione giapponese NEDO, sotto la giurisdizione del Ministero dell’Economia, del Commercio e dell’Industria (METI), come parte di un ampio progetto per lo sviluppo di infrastrutture post-5G e piattaforme ibride quantistico-supercomputer. Le realtà coinvolte rappresentano l’eccellenza nei rispettivi campi. IBM continua a confermarsi leader globale nel cloud ibrido e nell’intelligenza artificiale, servendo clienti in oltre 175 paesi. La Cleveland Clinic, fondata nel 1921, è un centro medico accademico di fama mondiale, pioniere in interventi storici come il bypass coronarico e il primo trapianto di faccia negli USA. Con oltre 83.000 dipendenti e un sistema sanitario che comprende 23 ospedali e 300 strutture ambulatoriali a livello internazionale, la Cleveland Clinic integra la cura del paziente con una ricerca scientifica di frontiera che, come dimostrato da questo studio, sta riscrivendo il futuro della medicina.
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