分子图直接编成量子线路:同分异构体输出几乎相同,差别藏在测量成功率里
核心概要
把分子中每个重原子当作一个词、每条键当作一次连接,就能让量子线路的布线与分子图一一对应,但输出是否只由分子决定需要单独检验。按元素和键型共享角度时,线路输出等价于一张以键为顶点的图上自旋模型的配分函数,因此232,191个MOSES分子中有1.19%能找到输出完全相同的伙伴。改用更细的类型共享可消除这些碰撞,但在Tox21的7对和MOSES的1,988对同分异构体上,修复后的输出态仍几乎相同,几乎全部差异落在测量成功与否这一标准读出丢弃的信息上。
深度剖析
按元素和键型共享角度的量子线路,会把不同分子映射到完全相同的输出,这一现象在真实分子集合中可被精确认证。 此前把语法用于分子的尝试中,语法并不携带化学结构信息,因此其弱结果无法说明由化学结构构建的语法会怎样。 在232,191个MOSES分子中认证出1,412对强相等分子,覆盖2,760个分子即1.19%;Tox21开发集843,051对中出现7对,生成的烷基集合215,924对中出现8,671对。
这种碰撞来自一个可写出的对象:以键为顶点、以输出为根的端口线图,只要两张图同构,输出对任意角度都相同。 此前没有针对这一编译器的对应图,因而无法解释哪些同分异构体会被合并。 该图解释了真实分子集合中除一对之外的全部认证碰撞;对烷基侧链它退化为树形,可区分15个原子以内的链,从16个原子起失效,且最小反例由编译器本身产生。
把角度共享改细可以消除碰撞,但修复后的同分异构体输出态仍几乎重合,可区分性主要来自线路运行成功的概率。 标准读出只使用归一化后的输出量子比特,因此看不到成功率的差别。 Tox21的7对碰撞与200对对照、MOSES的1,988对碰撞与300对对照,各用48组角度表精确计算;修复后碰撞对的迹距离中位数远小于对照的0.035至0.044,仅看输出态需要多得多的运行次数,而记录成功标志后所需运行数接近对照。
启示与展望
结论限定于所描述的编译器、词类型、角度共享方案和分子集合;化学覆盖不含电荷、立体化学、同位素、多数元素以及稠合与多环芳香体系,且字符串是否被接受取决于书写方式。MOSES普查只使用规范书写,预测只在一个任务上以重复使用的折次检验,属于探索性结果。有限预算与无杯基线的分析使用未训练的角度表,除一次300步的短训练外,并假设理想测量统计。
在类药尺寸上,包括对照在内每一对分子经杯编码器都需要极多的运行次数,即便使用成功标志,因此这些分子实际上无法用这种方式区分。更长训练、其他任务或其他起始角度表能否扩大修复带来的分离,以及失败的贝尔测量结果是否携带更多可用信息,仍是开放问题。1-WL比较只建立在至多7个原子的6对分子上。
