在墨尔本大学理论家和高性能计算专家Giuseppe Barca副教授的带领下，一个研究小组首次实现了生物系统的量子模拟，其规模足以准确模拟药物性能。

（Barca副教授任职于工程与信息技术学院计算机与信息系统学院，在2024年被《澳大利亚人报》提名为澳大利亚250名顶尖研究人员之一。2023年，他与人共同创立了QDX公司，该公司已经在使用高性能量子模拟来加速新疗法的设计。QDX已经与澳大利亚、新加坡和美国的制药公司和科技初创企业达成了商业协议。）

利用位于美国田纳西州橡树岭领导计算设施的前沿超级计算机前所未有的“百亿亿次”能力，该团队开发了突破性的软件，能够准确预测由数十万个原子组成的分子系统的化学反应和物理性质，提供分子行为的高度精确预测，并在计算化学领域树立了新的基准。

该项目汇集了化学、药物发现、量子力学和超级计算方面的专业知识，橡树岭国家实验室、领先的半导体公司AMD和深科技初创公司QDX在该项目上进行了合作。

四年多破纪录的研究成果，这一进步使得生物分子尺度系统的研究首次具有量子级的精度。这种尖端的模拟能力能够以前所未有的细节观察和理解这些系统，这对于改进传统药物的评估和设计与目标生物系统更有效相互作用的新疗法至关重要。

今天，超过80%的致病蛋白质不能用现有的药物治疗，只有2%的蛋白质可以用已知的药物治疗。这表明目前的方法有多么有限。先进的量子力学和高性能计算拓宽了药物发现的计算工具集，在生物相关规模上提供了前所未有的速度和准确性。重要的是，它们还提供了以前传统计算化学无法提供的见解和能力，以解锁调节治疗感兴趣的靶点的新方法，并扩大可有效治疗的疾病靶点的数量。

模拟计算药物分子对特定目标的亲和力，例如导致疾病的基因突变蛋白。然后，算法通过评估药物与靶标之间的结合强度来计算药物的有效性，从而证明药物的效力。为了通过量子模拟有效地测试药物，生物模型系统必须集成数千个原子。

橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的计算化学家Dmytro Bykov说:“这正是我们建造Frontier的原因，我们要解决社会面临的更大、更复杂的问题。通过打破百亿亿次的障碍，这些模拟将我们的计算能力推向了一个全新的可能性世界，具有前所未有的复杂程度和更快的解决时间。而这只是百亿亿次时代的开始。”

AMD技术人员的主要成员和AMD在橡树岭国家实验室的代表Jakub Kurzak博士说:“我们很高兴看到AMD的高性能计算技术能够在医学研究中实现突破性的百亿级科学，并提供计算性能，以准确地模拟药物发现分子系统的高度复杂物理。”

QDX联合创始人兼首席执行官Loong Wang表示:“在QDX，我们非常兴奋地将突破性的科学进步转化为一个强大的、用户友好的平台，加速和加强药物发现，为创新治疗打开大门。我们先进的量子模拟为生物学相关尺度的准确性设定了新的基准。我们希望这项技术将使新药的开发速度更快，成本更低，并用于治疗。”

墨尔本大学副教授Giuseppe Barca说：“这一突破使我们能够以与物理实验相媲美的精度模拟药物行为。我们现在不仅可以观察药物的运动，还可以观察它的量子力学特性，比如键的断裂和形成，在生物系统中随时间的变化。这对于评估药物可行性和设计新的治疗方法至关重要。由于新的计算和软件功能能够在量子力学水平上实现精确的建模，我们可以实现接近实验结果的预测精度。这些计算在几年前是完全不可行的。”