Atualizado 25 de março de 2026
Poderoso software com algoritmo de química Quântica desenvolvido por Químicos acelera o tempo de simulação molecular de semanas para apenas minutos, 4 mil vezes mais rápido.
A pesquisa foi desenvolvida pela QDX, e publicada no physics.chem-ph (arXiv) parta revisão por pares. O software foi aberto para uso livre da comunidade internacional.
A seguir veremos como eles alcançaram esse feito inédito na Química de fármacos, e como a aceleração de 4 mil vezes revolucionará a descoberta de medicamentos e a medicina de precisão. Em texto, imagens e vídeos.
Durante séculos, a descoberta de medicamentos dependeu em grande parte da sorte e da tentativa e erro em laboratório. Ao domar a complexidade quântica com algoritmos supervelozes, estamos finalmente deixando de ‘procurar a chave certa’ para ‘projetar a fechadura e a chave perfeitas’ simultaneamente.
Estaríamos próximos de eliminar os efeitos colaterais e criar tratamentos personalizados antes mesmo do primeiro teste clínico?
Estará o futuro da medicina escrito em código quântico?
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Vídeo 1: Computação Quântica Criando Medicamentos: O Que a Ciência Recentemente Provou!
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Acesso gratuito e créditos de computação disponíveis para descoberta de medicamentos, ciência dos materiais e ciências físicas
Um avanço na computação de alto desempenho (HPC) e na química quântica, impulsionado pelo supercomputador mais rápido do mundo e por tecnologia de ponta, está prestes a revolucionar a descoberta de medicamentos e abrir novas maneiras de tratar uma série de doenças.
Liderada pelo professor associado Giuseppe Barca, teórico e especialista em computação de alto desempenho da Universidade de Melbourne, uma equipe de pesquisa realizou a primeira simulação quântica de sistemas biológicos em uma escala necessária para modelar com precisão o desempenho de medicamentos.
A partir deste abertura de fronteira química computacional, Químicos da empresa QDX desenvolvem um poderoso software com algoritmo de química quântica que reduz o tempo de simulação molecular de semanas para minutos, um fator de 4 mil vezes.
Esse “motor de química quântica” fou aberto para uso livre para a comunidade, já está disponível para ajudar cientistas a solucionar problemas químicos complexos.
Em comunicado a QDX disponibiliza o software para a comunidade:
A QDX está lançando o EXESS, o mecanismo de química quântica acelerado por GPU responsável pela maior simulação ab initio com precisão MP2 (1.400 vezes maior que o recorde anterior).
Acesso acadêmico gratuito e créditos de computação estão disponíveis para pesquisadores que enfrentam desafios na descoberta de medicamentos, ciência dos materiais e ciências físicas. Experimente em exess.qdx.co.
A QDX Technologies desenvolveu algoritmos que, ao combinar química quântica, inteligência artificial e supercomputação (plataforma Rush), permitem simulações moleculares até 4.000 vezes mais rápidas e precisas que métodos tradicionais.
A nova tecnologia pode acelerar drasticamente a pesquisa em descoberta de medicamentos, ciência dos materiais e outras áreas, afirma a QDX, desenvolvedora do sistema.
Acelerar simulações de semanas para minutos — um fator de 4 mil vezes — não é apenas uma melhoria incremental, é uma mudança de paradigma na descoberta de novos fármacos.
Na prática, isso remove o maior gargalo do drug design computacional: a necessidade de simplificar demais as interações quânticas para que elas “caibam” nos computadores atuais.
Com esse novo algoritmo, os cientistas podem simular a bioatividade com uma precisão sem precedentes em tempo quase real, permitindo triar milhões de compostos candidatos a medicamentos com um custo e tempo drasticamente menores.
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Vídeo 1: Computação Quântica Criando Medicamentos: O Que a Ciência Recentemente Provou!
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Simulações de química quântica ajudam a compreender como os fármacos interagem com os sítios de ligação molecular no organismo
O Sistema de Estrutura Eletrônica em Escala Extrema (EXESS) pode realizar mais de 1 quintilhão de cálculos por segundo para abordar questões em química quântica, segundo a QDX.
Os cálculos de química quântica desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de novos medicamentos e materiais.
Por exemplo, os pesquisadores utilizam simulações de química quântica para compreender como os fármacos interagem com os sítios de ligação molecular no organismo.
Esse conhecimento pode auxiliar os pesquisadores a modificar a molécula do fármaco para otimizar a velocidade e a eficiência dessa ligação.
A descoberta de fármacos e a ciência dos materiais frequentemente se deparam com uma “barreira computacional” ao modelar grandes sistemas em altos níveis de teoria.
Os métodos mecânicos quânticos padrão são tipicamente restritos a pequenas moléculas, levando a uma dependência de modelos altamente aproximados para sistemas maiores, como proteínas ou polímeros complexos.
Essas aproximações frequentemente negligenciam a quebra e a formação de ligações, bem como efeitos eletrônicos essenciais — como polarização e dispersão — que ditam como os sistemas microscópicos realmente se comportam.
O revolucionário mecanismo EXESS da QDX foi desenvolvido para preencher essa lacuna.
Ao utilizar algoritmos nativos de GPU e fragmentação molecular, o EXESS permite que os pesquisadores apliquem precisão em nível quântico a sistemas muito maiores do que era possível anteriormente, como sítios ativos inteiros de proteínas ou interfaces moleculares complexas.
“O EXESS foi desenvolvido para permitir que a química quântica de alta precisão seja executada de forma eficiente em GPUs e para escalar em múltiplas GPUs quando o tempo de solução é crucial”, disse o Professor Giuseppe Barca, cofundador e chefe de pesquisa da QDX.
Conforme o Professor Giuseppe Barca, em sua essência, está um mecanismo de estrutura eletrônica nativo para GPUs, altamente otimizado, que oferece desempenho de ponta para cálculos convencionais de química quântica.
Para sistemas biomoleculares, a fragmentação fornece o caminho cientificamente apropriado para estender esse desempenho subjacente a escalas de comprimento biológicas, com o mecanismo de GPU tornando esses cálculos baseados em fragmentos computacionalmente viáveis sem comprometer a precisão.
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Vídeo 2: O algoritmo quântico na elaboração de farmacos
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O novo método quebrou a barreira para uso de computação na química quântica: O EXESS é 4 mil vezes mais rápido, possibilitando cálculos com moléculas grandes como proteínas
Mas, tradicionalmente, a modelagem da química quântica “consome uma quantidade absolutamente gigantesca” de poder computacional, disse Loong Wang, CEO da QDX.
“Na verdade, em muitas situações, é genuinamente mais rápido sintetizar um composto e testá-lo ao longo de várias semanas do que tentar fazer um cálculo sobre esse composto.”
A quantidade de poder computacional necessária aumenta exponencialmente com o número de átomos no sistema. Resolver com precisão problemas envolvendo moléculas grandes, como proteínas, que podem conter milhares de átomos, torna-se rapidamente inviável.
O objetivo do EXESS, disse Wang, é “tornar a química quântica rápida o suficiente para ser usada na prática”.
O EXESS opera de 3.000 a 4.000 vezes mais rápido do que muitos outros pacotes de software de química quântica, afirma a QDX, possibilitando cálculos com moléculas grandes como proteínas.
Não há uma única inovação que explique esse enorme aumento de velocidade, e o software funciona em hardware convencional — portanto, não há necessidade de computação quântica.
Em vez disso, Wang e seus colegas otimizaram muitos componentes individuais do software, que, juntos, aumentam a velocidade e a escala dos cálculos.
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Várias estratégias inovadoras: Fragmentação molecular decompõe o problema em fragmentos, calcula os fragmentos simultaneamente, em seguida junta essas partes
Uma das maneiras que a equipe encontrou para acelerar os cálculos foi executando múltiplas operações simultaneamente. Muitos algoritmos de química quântica são projetados para operar em etapas sequenciais.
Mas mesmo com um poder computacional extraordinário, “nove chefs não conseguem preparar uma receita em um nono do tempo”, disse Wang.
A equipe encontrou maneiras de alterar os algoritmos ou as abordagens teóricas para permitir que mais processos fossem executados em conjunto, como “uma cozinha industrial onde você simplesmente produz receitas em série”, acrescentou Wang.
Por exemplo, a equipe implementou uma técnica conhecida como fragmentação molecular, que decompõe um problema em fragmentos menores, calcula esses fragmentos simultaneamente e, em seguida, junta essas partes novamente. Isso permitiu acelerar cálculos complexos, executando muitos cálculos menores ao mesmo tempo.
“Existem cálculos que, em princípio, levariam cerca de um mês, mas que na verdade levam cerca de 12 minutos” quando executados usando o EXESS, disse Wang.
Atualmente, a QDX concentra-se na utilização do EXESS para a descoberta de fármacos, na identificação e otimização das interações entre medicamentos e o organismo, ou na melhor compreensão do funcionamento de medicamentos existentes e dos motivos pelos quais as pessoas desenvolvem resistência a eles.
A empresa oferece acesso gratuito para projetos de pesquisa aprovados. Uma versão limitada do software também está disponível para o público em geral.
“Espero que as pessoas façam coisas que nós não estamos fazendo atualmente, e não digo isso de um ponto de vista competitivo”, disse Wang.
“Temos alguns problemas nos quais escolhemos nos concentrar por acharmos que são realmente interessantes. Mas o que realmente queremos ver é que as pessoas se concentrem nos outros 99% dos problemas que existem e vejam o que fazem com isso, e se em algumas dessas áreas podemos nos surpreender com a forma como a química quântica pode fazer a diferença.”
Bibliografia
Curadoria Técnica e Análise Audiovisual: Conteúdo Bibliográfico e Audiovisual Selecionado e Validado por Dr. Sergio Almeida Loiola – CV Lattes/CNPq.
physics.chem-ph (arXiv)
arXiv:2410.21888
arXiv:2410.21888v1
doi.org/10.48550/arXiv.2410.21888
QDX
Revista Nature
Many-body chemical reactions in a quantum degenerate gas
doi.org/10.1038/s41567-023-02139-8
Melbourne University
Advances in high-performance computing and quantum chemistry are revolutionizing drug discovery.
Análise Audiovisual
Vídeo 1 MedHub Explica: Computação Quântica Criando Medicamentos: O Que a Ciência Recentemente Provou!
Vídeo 2 Luccas’Lab: O algoritmo quântico na elaboração de farmacos
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