量子技术有望彻底改变生命科学研究

乍一看，量子技术和生物科学似乎无关。量子计算需要在极其孤立的环境中运行，接近绝对零，而生命却生活在一个炎热、嘈杂、不断变化的世界中。然而，这两个看似相距甚远的领域，却在发生重大变化的过程中悄然靠拢。据美国科技博客TechCrunch近日报道，多位专家表示，量子技术有望彻底改变生命科学，大大加速药物发现、加速诊断，帮助精准医疗成为可能。麦肯锡公司2025年8月发布的研究报告也显示，量子技术有望改变生命科学行业，到2035年市场价值预计将达到2000亿美元至5000亿美元之间。 加速新药研发进程 传统药物发现就像在水中寻找一根针海洋，这是耗时且昂贵的。量子计算的介入正在改写这一格局，书写药物研发的新篇章。专家表示，并行量子计算可用于创建分子的“数字双胞胎”，从根本上改变药物发现。传统的超级计算机很难准确模拟潜在的药物分子如何与体内的水和蛋白质相互作用。随着粒子数量的增加，计算复杂性呈指数级增加，因此无法模拟具有超过几十个原子的分子的行为。量子计算机利用超状态位置和纠缠来准确表示分子波函数，使研究人员能够模拟蛋白质-配体相互作用和酶催化等过程。其精度之高是经典方法无法比拟的。量子技术干预可以缩短药物开发时间按数量级计算，通常需要 10 到 15 年，耗资数十亿美元。制药团队不再需要依赖对数百万种候选化合物的强力筛选，并且可以在合成之前使用量子增强模拟来预测结合亲和力和毒性特性。美国安进公司正在利用 Quantinuum 的量子控制能力来研究肽键。 IBM 和 Moderna 使用混合量子经典方法成功模拟了 mRNA 序列。 Biogen 正在与 1QBit 合作，加速与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经系统疾病相关的分子的比较研究。调查;阿斯利康与 Amazon Web Services、IonQ 和 NVIDIA 合作，利用量子技术加速小分子药物合成的化学反应研究。默克公司和安进公司正在与量子公司 QuEra 合作，利用量子技术来预测候选药物的生物活性es 基于分子描述。提高疾病诊断速度“工欲善其事，必先利其器”。诊断工具的进步预示着医学的进步，而量子传感技术正在为诊断带来革命性的进步。 Starkhorn 创始人兼首席执行官 Daniel Jacobs 表示，以心脏病为例，由于周围组织的干扰，心电图可能会错过缺血的早期迹象。量子心磁图利用光泵磁力计直接高精度测量心脏的微小磁场，检测冠状动脉缺血的灵敏度和特异性约为80%。 《人工智能》杂志创始人汤姆·艾伦表示，量子增强医学成像不仅会显着改善多种功能，疾病检出率的提高也有望将医疗级成像设备和可穿戴设备推向消费市场。这这些设备中的量子传感器捕获来自人体的非常微弱的信号，使扫描仪能够“看到”当前机器看不见的结构和活动。这意味着用户和医生可以更早地发现疾病并实时跟踪患者对治疗的反应，并且测试过程更快、侵入性更小。未来，配备金刚石量子传感器的可穿戴设备可以实时监测用户体温、心脏、大脑和代谢活动的细微变化，而无需侵入性检测，这可能会彻底改变癌症诊断和脑部疾病研究等领域。 “通过‘药方’助力精准医疗的实现，是传统中医的智慧，也是现代精准医疗的追求。除了优化诊断和药物治疗外，量子技术还将助力医疗保健的个性化。”彼得·尼科尔说。雀巢健康科学北美公司的数据和分析广告生动地表示，虽然量子技术不会加快 Excel 电子表格的创建速度或节省管理工作，但它将加速生命科学的进步，并具有深远的潜力。当组合可能性如此巨大和复杂以至于传统计算无法处理时，量子计算技术就会发挥作用。专家认为，量子技术可以比传统系统更快地分析海量遗传数据集和基因组，从而能够更早地发现疾病并制定更有针对性的治疗策略。这表明医学模式将从被动治疗转向预测和预防。
（编辑：张冲）