By Kenna Hughes-Castleberry közzétéve: 11. november 2022
Az egészségügy világviszonylatban talán az egyik legjövedelmezőbb iparág, mivel több mint 10% legtöbbjük GDP-jéből fejlett országok. Az új gyógyszerek kifejlesztésétől a betegellátás elosztásáig az egészségügyi ágazaton belül számos olyan terület létezik, ahol jelentős előnyök származhatnak a kvantumszámítástechnikából. A nagy mennyiségű betegadat, valamint a biztonsággal és a betegek magánéletével kapcsolatos aggályok miatt az egészségügyi felhasználási esetek már feldolgozhatók a kvantumszámítógépek jelenlegi fejlesztéseivel. „A kvantumlágyítás olyan problémák megoldását jelenti, amelyek optimalizálási problémák, például ellátási lánc optimalizálni, jobb gyógyszereket találni, és természetesen azon gondolkodni, hogyan lehet jobb klinikai vizsgálatokban részt venni” – magyarázta a cég vezérigazgatója és alapítója. Polarisqb, Shahar Keinan. A Polaris az egyik vezető vállalat, amely kvantumszámítástechnikát használ az optimalizáláshoz gyógyszer tervezés, csak egy az egészségügyi ágazat számos alágazata közül.
Egészségügy és kábítószer
A gyógyszerek és a gyógyszertervezés csak két olyan tényező az egészségügyi ágazaton belül, amelyek elősegítik a betegek jólétét. „Valójában csak most kezdjük ennek értékelését” – tette hozzá Keinan. „Mert ha tudsz olyan gyógyszereket tervezni, amelyek jobbak lesznek, akkor hatékonyabbak és kevesebb mellékhatással, igaz? Biztonságosabb gyógyszerek azt jelenti, hogy a gyógyszerfejlesztési folyamat többi része gyorsabb és olcsóbb lesz. És ez azt jelenti, hogy a gyógyszerköltségei csökkenni fognak, ami azt jelenti, hogy gyógyszert fejleszthet kisebb betegpopulációk számára.” Mindkettőben kvantumtechnológiát használnak kémiai szimulációk és a gyógyszerfejlesztés optimalizálása, ez jelentősen csökkentheti ezen gyógyszerek előállítási költségeit. Ahogy Keinan kijelentette, ez felszabadítja a gyógyszergyártó cégeket, hogy specifikusabb betegségek gyógyítására törekedjenek. Míg a jelenlegi gyógyszergyártók főként nagyobb betegpopulációkat céloznak meg, mivel nagyobb a profit, a kvantumszámítás csökkentheti a kényszert, és új gyógyszerkutatást tesz lehetővé más betegségekben.
Az egyik konkrét módja annak, hogy a kvantumszámítógép segítse a gyógyszertervezést, a fehérje hajtogatásának tanulmányozása. Nemcsak a hajtogatási folyamat szimulálása és elemzése segítene gyógyszer felfedezés, de szélesebb körű hatásai vannak más alágazatokra is, mint például a táplálkozás, az onkológia és mások. Egy friss cikke szerint Booz-Allen: "A Variational Quantum Eigen-solvernek nevezett kvantum-algoritmus használatával lehetséges statisztikai reprezentációt készíteni az aminosavláncok lehetséges redőiről, és az eredmény a természetben megfigyelhető fehérjekonfiguráció előrejelzése." A Polaris egy lépéssel tovább viszi ezt a folyamatot azáltal, hogy megvizsgálja a molekulák potenciális toxicitását, amikor áthaladnak az agy vér-agy gáton. "Olyan molekulákat találunk, amelyek kötődnek az agyba átjutó fehérjéhez, és kevésbé mérgezőek, egyetlen optimalizálásban, nem pedig három különböző lépésben" - mondta Keinan. "Így rövidítjük le az idővonalat."
Kvantum és Diagnosztika
A gyógyszerkutatáson túl a kvantumszámítás is jelentősen segíthet betegség diagnózisa. A kórházak és klinikák már alkalmazzák az AI-t és gépi tanulás hogy segítse az esetleges betegségek vagy daganatok kimutatását a betegvizsgálati eredményeken és képeken. „Tehát minden, ami a gépi tanulással foglalkozik, felgyorsulhat kvantumokkal, különösen, ha nagy mennyiségű adatról van szó” – magyarázta. Amir Naveh, Társalapítója és termékigazgatója (CPO). Classiq Technologies, piacvezető kvantumszámítási vállalat. Mivel a mesterséges intelligencia jelentős előrelépéseket tesz a betegségek felismerésének felgyorsításában, úgy tűnik, hogy a kvantumszámítástechnika az MI-vel kombinálva jelentős változásokat fog hozni az egészségügyi ágazatban. AI vállalkozó Gary Fowler 2021-ben dolgozta ki ezeket az előrejelzéseket Forbes cikkben, írja: „A kvantumszámítás egy másik hasznos eszköz lesz arra, hogy választ találjunk olyan betegségekre, mint a Parkinson-kór, a rák és más olyan betegségek, amelyek naponta oly sok emberéletet követelnek.” Amint a szakértők figyelmeztetnek a nem diagnosztizált betegségek növekvő fenyegetésére, mint pl colorectalis rák a fiatalabb generációknál a kvantumszámítás egy korábbi figyelmeztető rendszert hozhat létre, így a korai szűrést könnyebbé és a szélesebb közönség számára elérhetőbbé teheti.
Kvantumszámítástechnika és betegellátás az egészségügyi létesítményekben
Mivel a COVID-19-hez hasonló vírusok túlterhelték a kórházi rendszereket, sok szakértő a kvantumszámítástechnikával foglalkozik szűk több beteg, mint orvos vagy kórházi ágy. A szűk keresztmetszetek orvoslásának ideje nyilvánvalóbb, mint valaha, mivel az Egészségügyi Világszervezet (WHO) előrejelzése szerint 2030, Ott lesz hiány csaknem 10 millió egészségügyi szolgáltató, köztük orvosok és nővérek. Ez a szűk keresztmetszet csak súlyosbodhat, ha újabb globális világjárvány támad, és sürgető szükség lesz a kvantumtechnológia használatára a problémák megoldására. Mivel e szűk keresztmetszetek közül sok megoldható optimalizálási algoritmusokkal, a kvantumszámítás segíthet hatékonyabb ellátási folyamatok létrehozásában, valamint az erőforrások, például a gyógyszerek vagy a kórházi ágyak jobb elosztásában. „A kvantum segíthet az egész területen” – tette hozzá Naveh. „A betegek tényleges ellátása, amely mindent magában foglal attól kezdve, hogy optimális támogatást nyújtunk a betegeknek, és megbizonyosodhatunk arról, hogy ezekben az intézményekben felderítik a csalásokat.” Az érzékeny beteginformációkat tartalmazó orvosi feljegyzésekkel a kvantumszámítás további biztonsági szintet nyújthat titkosítás folyamatokat. Mivel a kvantumszámítástechnikát a kiberbiztonság jelenlegi szintjeire nézve fenyegetésként emlegetik, elősegítheti a digitális biztonság újabb szintjének előkészítését, különösen a betegnyilvántartások és más érzékeny információk tekintetében.
Számos előnye miatt nem meglepő, hogy a kvantumtechnológiát már alkalmazzák az egészségiparban, és a jövőben is átalakítja az ipart. Ahogy Fowler kijelentette egy interjúban Belül kvantumtechnológia, „A világ alapvetően megváltozott mindannyiunk számára. A leggyorsabb szuperszámítógépeknél 100 milliószor gyorsabb kvantumszámítógépek használata lehetővé teszi számunkra, hogy 10,000 másodperc alatt 200 XNUMX évbe teljen. Képzeljük el a gyógyszerkutatás lehetőségét és az egészségügyi technológia más területeit, amelyek hatással vannak életünkre.”
Kenna Hughes-Castleberry az Inside Quantum Technology és a Science Communicator munkatársa a JILA-nál (a Colorado Boulder Egyetem és a NIST partnersége). Írási ütemei közé tartozik a mélytechnológia, a metaverzum és a kvantumtechnológia.
