Inside Scoop của Công nghệ lượng tử: Lượng tử và ngành chăm sóc sức khỏe

Chăm sóc sức khỏe có lẽ là một trong những ngành sinh lợi nhất trên toàn cầu, vì phải mất hơn 10% GDP của hầu hết các nước phát triển. Từ việc phát triển các loại thuốc mới đến phân bổ chăm sóc bệnh nhân, có nhiều lĩnh vực khác nhau trong ngành chăm sóc sức khỏe có thể hưởng lợi đáng kể từ điện toán lượng tử. Với lượng lớn dữ liệu bệnh nhân và những lo ngại về bảo mật và quyền riêng tư của bệnh nhân, các trường hợp sử dụng chăm sóc sức khỏe đã có thể được xử lý với sự phát triển hiện tại của máy tính lượng tử. “Ủ lượng tử đang giải quyết các vấn đề là vấn đề tối ưu hóa, những thứ như chuỗi cung ứng tối ưu hóa, tìm ra các loại thuốc tốt hơn và tất nhiên, suy nghĩ về cách tham gia vào các thử nghiệm lâm sàng tốt hơn,” CEO và Người sáng lập giải thích Polarisqb, Shahar Keinan. Polaris là một trong những công ty hàng đầu sử dụng điện toán lượng tử để tối ưu hóa thiết kế thuốc, chỉ là một trong nhiều phân ngành đặc trưng trong ngành chăm sóc sức khỏe.

Y tế và Thuốc

Thuốc và thiết kế thuốc chỉ là hai yếu tố trong ngành chăm sóc sức khỏe giúp mang lại sức khỏe cho bệnh nhân. “Chúng tôi thực sự chỉ mới bắt đầu đánh giá điều này,” Keinan nói thêm. “Bởi vì nếu bạn có thể thiết kế các loại thuốc tốt hơn, hiệu quả hơn với ít tác dụng phụ hơn, phải không? Thuốc an toàn hơn có nghĩa là phần còn lại của quá trình phát triển thuốc sẽ nhanh hơn và rẻ hơn. Và điều đó có nghĩa là chi phí thuốc của bạn sẽ giảm xuống, điều đó có nghĩa là bạn có thể phát triển các loại thuốc cho nhóm bệnh nhân nhỏ hơn.” Với công nghệ lượng tử được sử dụng trong cả hai mô phỏng hóa học và tối ưu hóa để phát triển thuốc, điều này có thể làm giảm đáng kể chi phí sản xuất các loại thuốc này. Như Keinan đã nói, điều này giải phóng các công ty dược phẩm để theo đuổi các phương pháp chữa trị cho những căn bệnh cụ thể hơn. Trong khi các công ty dược phẩm hiện tại chủ yếu nhắm mục tiêu đến các nhóm dân số mắc bệnh lớn hơn, vì lợi nhuận cao hơn, điện toán lượng tử có thể giảm bớt hạn chế và cho phép nghiên cứu thuốc mới cho các bệnh khác.

Một cách cụ thể mà điện toán lượng tử có thể hỗ trợ thiết kế thuốc là nghiên cứu sự gấp nếp của protein. Việc mô phỏng và phân tích quy trình gấp không chỉ giúp Nghiên cứu chế tạo thuốc, nhưng nó cũng có ý nghĩa rộng lớn hơn đối với các ngành phụ khác như dinh dưỡng, ung thư và các ngành khác. Theo một bài báo gần đây của Booz-Allen: “Bằng cách sử dụng một thuật toán lượng tử được gọi là Bộ giải riêng lượng tử biến đổi, có thể tạo ra một biểu diễn thống kê về các nếp gấp có thể có trong chuỗi axit amin, với kết quả là dự đoán về cấu hình protein mà chúng ta sẽ quan sát thấy trong tự nhiên.” Polaris tiến thêm một bước nữa trong quá trình này bằng cách xem xét khả năng gây độc của các phân tử khi chúng đi qua hàng rào máu não của não bộ. Keinan cho biết: “Chúng tôi đang tìm kiếm các phân tử liên kết với protein đi vào não và ít độc hại hơn, trong một lần tối ưu hóa duy nhất, không phải trong ba bước khác nhau. “Đó là cách chúng tôi rút ngắn thời gian.”

Lượng tử và chẩn đoán

Ngoài khám phá thuốc, điện toán lượng tử cũng có thể giúp đáng kể với chẩn đoán bệnh. Các bệnh viện và phòng khám đã sử dụng AI và học máy để giúp phát hiện các bệnh hoặc khối u có thể có trong kết quả xét nghiệm và hình ảnh của bệnh nhân. “Vì vậy, mọi thứ liên quan đến học máy đều có khả năng được tăng tốc bằng lượng tử, đặc biệt khi đó là lượng dữ liệu lớn,” giải thích Amir Naveh, Đồng sáng lập và Giám đốc sản phẩm (CPO) của Công nghệ Classiq, một công ty điện toán lượng tử dẫn đầu thị trường. Với việc AI đã đạt được những bước tiến đáng kể trong việc tăng tốc phát hiện bệnh, có vẻ như điện toán lượng tử kết hợp với AI sẽ tạo ra những thay đổi đáng kể trong ngành chăm sóc sức khỏe. doanh nhân AI Gary Fowler được xây dựng dựa trên những dự đoán này vào năm 2021 Forbes bài viết , viết “Điện toán lượng tử sẽ là một công cụ hữu ích khác để tìm ra câu trả lời cho những căn bệnh như Parkinson, ung thư và những căn bệnh khác cướp đi sinh mạng của rất nhiều người mỗi ngày.” Khi các chuyên gia cảnh báo về các mối đe dọa ngày càng tăng của các bệnh không được chẩn đoán như ung thư đại trực tràng ở các thế hệ trẻ hơn, điện toán lượng tử có thể tạo ra một hệ thống cảnh báo sớm hơn, giúp việc sàng lọc sớm dễ dàng hơn và dễ tiếp cận hơn đối với nhiều đối tượng hơn.

Điện toán lượng tử và chăm sóc bệnh nhân trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe

Với các loại virus như COVID-19 tràn ngập hệ thống bệnh viện, nhiều chuyên gia đang tìm đến điện toán lượng tử để đối phó với tắc nghẽn của nhiều bệnh nhân hơn bác sĩ hoặc giường bệnh. Thời gian để khắc phục những nút thắt cổ chai này rõ ràng hơn bao giờ hết, vì Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) dự đoán rằng bằng cách 2030, Sẽ có thâm hụt của gần 10 triệu nhà cung cấp dịch vụ y tế, bao gồm cả bác sĩ và y tá. Nút cổ chai này có thể chỉ trở nên tồi tệ hơn nếu một đại dịch toàn cầu khác xảy ra, tạo ra nhu cầu cấp thiết phải sử dụng công nghệ lượng tử để giúp giải quyết những vấn đề đó. Do nhiều nút thắt trong số này có thể được giải quyết bằng các thuật toán tối ưu hóa nên điện toán lượng tử có thể giúp tạo ra các quy trình chăm sóc hiệu quả hơn, cũng như phân bổ tốt hơn các nguồn lực như thuốc men hoặc giường bệnh. “Lượng tử có thể giúp toàn bộ miền này,” Naveh nói thêm. “Chăm sóc thực sự cho bệnh nhân, đó là mọi thứ từ việc có thể hỗ trợ tối ưu cho bệnh nhân đến khả năng đảm bảo phát hiện gian lận trong các cơ sở này.” Với các hồ sơ y tế chứa thông tin nhạy cảm của bệnh nhân, điện toán lượng tử có thể cung cấp thêm một mức độ bảo mật thông qua mã hóa quy trình. Vì điện toán lượng tử đang được coi là mối đe dọa đối với các cấp độ an ninh mạng hiện tại, nên nó có thể giúp mở đường cho các cấp độ an toàn kỹ thuật số mới hơn, đặc biệt là đối với hồ sơ bệnh nhân và các loại thông tin nhạy cảm khác.

Với nhiều lợi ích khác nhau, không có gì ngạc nhiên khi công nghệ lượng tử đã được áp dụng cho ngành chăm sóc sức khỏe và sẽ tiếp tục biến đổi ngành này trong tương lai. Như Fowler đã nói trong một cuộc phỏng vấn với Công nghệ lượng tử bên trong, “Thế giới về cơ bản đã thay đổi đối với tất cả chúng ta. Việc sử dụng các máy tính lượng tử nhanh hơn 100 triệu lần so với các siêu máy tính nhanh nhất sẽ cho phép chúng ta làm những việc mất 10,000 năm trong 200 giây. Hãy tưởng tượng khả năng khám phá thuốc và các lĩnh vực khác của công nghệ y tế có tác động đến cuộc sống của chúng ta.”

Kenna Hughes-Castleberry là nhà văn nhân viên của Inside Quantum Technology và Science Communicator tại JILA (hợp tác giữa Đại học Colorado Boulder và NIST). Những nhịp điệu viết lách của cô ấy bao gồm công nghệ sâu, siêu nghịch đảo và công nghệ lượng tử.