Kwantumcomputers gaan geneeskunde transformeren door snellere ontdekking van medicijnen

Europese bedrijven en onderzoeksinstellingen lopen voorop bij het integreren van kwantumcomputing in de gezondheidszorg. RISC Software GmbH in Oostenrijk heeft het QML4Med project gelanceerd, dat quantum computing wil samenvoegen met machine learning om medische toepassingen te verbeteren. Dit project richt zich op het voorspellen van complicaties na bloedtransfusies, het diagnosticeren van hartritmestoornissen via EKG-gegevens en het detecteren van pathologische veranderingen in beeldvormingsgegevens. Door zowel gesimuleerde als echte kwantumhardware te analyseren, probeert het project de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van medische modellen te verbeteren en zo bij te dragen aan de technologische soevereiniteit van Oostenrijk op het gebied van kwantumcomputing.

Wereldwijde samenwerking

Internationale samenwerking is ook van cruciaal belang voor het bevorderen van kwantumcomputing in de geneeskunde. De Cleveland Clinic, in samenwerking met IBM en het Hartree Centre in het Verenigd Koninkrijk, maakt gebruik van kwantumcomputing om de resultaten voor patiënten te verbeteren en biomedisch onderzoek te bevorderen. Dr. Lara Jehi van de Cleveland Clinic leidt een project om kwantumcomputing te gebruiken om moleculaire kenmerken te identificeren die chirurgische reacties bij epilepsiepatiënten voorspellen. Dit initiatief is gericht op het personaliseren van behandelplannen en het uitbreiden van klinische onderzoeken. De Cleveland Clinic London heeft al meer dan 600 patiënten geworven voor haar BioResource.

Wat voedt de revolutie?

Jean-Philippe Piquemal, de directeur van het Laboratorium voor Theoretische Chemie aan de Sorbonne Universiteit en het Franse Nationale Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS), staat aan de spits van deze kwantumrevolutie. Het werk van Piquemal richt zich op kwantumfarmacie, waarbij gebruik wordt gemaakt van kwantumcomputers om moleculaire interacties te simuleren en zo de ontdekking van nieuwe medicijnen te versnellen. Door qubits te gebruiken, die in meerdere toestanden tegelijk kunnen bestaan, kunnen kwantumcomputers talloze berekeningen tegelijk uitvoeren, waardoor ze klassieke computers ver achter zich laten. Deze doorbraak kan een revolutie teweegbrengen in de ontwikkeling van medicijnen door het mogelijk te maken moleculen in silico te creëren in plaats van via het langdurige en kostbare proces van laboratoriumexperimenten.

Hoe kwantumcomputing werkt

Kwantumcomputing werkt volgens de principes van de kwantummechanica. In tegenstelling tot klassieke bits, die binair zijn en alleen 0 of 1 kunnen zijn, kunnen qubits in een toestand van superpositie bestaan – ze kunnen zowel 0 als 1 tegelijk zijn. Dankzij deze eigenschap kunnen kwantumcomputers complexe berekeningen uitvoeren met ongekende snelheden. Bovendien zorgt kwantumverstrengeling ervoor dat verstrengelde qubits met elkaar gecorreleerd kunnen worden, ongeacht de afstand die ze van elkaar scheidt. Dankzij deze unieke eigenschappen kunnen kwantumcomputers problemen aanpakken die momenteel onoplosbaar zijn met klassieke computers, zoals het simuleren van complexe moleculaire structuren bij het ontdekken van medicijnen.

Beginfase

Ondanks de veelbelovende vooruitgang bevindt de technologie zich nog in de beginfase. Piquemal vergelijkt de huidige staat van quantum computing met het ‘Spoetnik-moment’ – een periode van snelle vooruitgang en doorbraken aan de horizon. Hij schat dat het nog twee tot tien jaar kan duren voordat quantum computing zijn potentieel voor het ontdekken van medicijnen en gepersonaliseerde geneeskunde volledig verwezenlijkt heeft. Het principe is echter al bewezen en de lopende onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen leggen een solide basis voor toekomstige toepassingen.