Reconstrucción de árboles filogenéticos mediante computación cuántica

Abstract

La computación cuántica es un campo de la informática que utiliza principios de la física cuántica para la resolución de problemas de manera más eficiente que la computación clásica, especialmente en áreas como la optimización. Por otro lado, la bioinformática es un campo que combina elementos de la biología y la informática para analizar grandes conjuntos de datos biológicos. Un ejemplo destacado de esta disciplina es la genómica, que incluye la generación de árboles filogenéticos, herramientas clave para entender la evolución biológica de especies. La reconstrucción de estos árboles representa un problema computacional muy complicado de resolver por su complejidad. Este trabajo explora si la computación cuántica puede ofrecer soluciones efectivas para abordar dicho problema. En este contexto, se ha estudiado el funcionamiento de la computación cuántica y de los algoritmos cuánticos de optimización, haciendo énfasis en Quantum annealing y en el algoritmo cuántico de optimización aproximada (QAOA). Basándose en estos enfoques, se ha desarrollado un algoritmo cuántico capaz de reconstruir filogenias mediante el corte de grafos. El algoritmo propuesto fue implementado y probado en hardware cuántico disponible actualmente, obteniendo resultados satisfactorios que demuestran su potencial para resolver problemas complejos en el área de la bioinformática.