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Quantum network-based prediction of cancer driver genes

Marques, Patrícia und Wichert, Andreas und Magano, Duarte und Coelho Coutinho, Bruno Gabriel (2026) Quantum network-based prediction of cancer driver genes. Physical Review A. American Physical Society. doi: 10.1103/lrw9-cvbh. ISSN 2469-9926.

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Kurzfassung

Identification of cancer driver genes is fundamental for the evelopment of targeted therapeutic interventions. The integration of mutational profiles with protein-protein-interaction (PPI) networks offers a promising avenue for their detection [Horn et al., Nat. Methods 15, 61 (2018); Nourbakhsh et al., Briefings Bioinform. 25, bbad519 (2024)], but scaling to large network datasets is omputationally demanding. Quantum computing offers compact representations and potential complexity reductions. Motivated by the classical method of Gumpinger et al.[Bioinformatics 36, i508 (2020)], in this work we introduce a supervised quantum framework that combines mutation scores with network topology via a state-preparation scheme we call quantum multiorder moment embedding (QMME). QMME encodes low-order statistical moments over the mutation scores of a node’s immediate and second-order neighbors and encodes this information into quantum states. These states are used as inputs to a kernel-based quantum binary classifier that discriminates known driver genes from others. Simulations on an empirical PPI network demonstrate competitive performance, with a 12.6% recall gain over a classical baseline. The pipeline performs explicit quantum state preparation and requires no classical training, enabling an efficient, nearly end-to-end quantum workflow. A brief complexity analysis suggests the approach could achieve a quantum speedup in network-based cancer-gene prediction. This work underscores the potential of supervised quantum-graph-learning frameworks to advance biological discovery.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/225104/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Quantum network-based prediction of cancer driver genes
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Marques, PatríciaISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wichert, AndreasISTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Magano, DuarteUPORTONICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coelho Coutinho, Bruno Gabrielbruno.coelhocoutinho (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9980-1857217815085
Datum:20 April 2026
Erschienen in:Physical Review A
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1103/lrw9-cvbh
Verlag:American Physical Society
ISSN:2469-9926
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum computation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Synergieprojekt Cybersicherheit für autonome und vernetzte Systeme [KNQ]
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Kommunikation und Navigation > Satellitennetze
Hinterlegt von: Coelho Coutinho, Bruno Gabriel
Hinterlegt am:16 Jun 2026 12:24
Letzte Änderung:19 Jun 2026 12:42

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