Komputery kwantowe w medycynie przyszłości

Nie jesteś sam, jeśli zastanawiasz się, czym dokładnie są komputery kwantowe. Bill Gates opisał obliczenia kwantowe jako jeden z nielicznych obszarów, których nie do końca rozumie. Albert Einstein również nie czuł się komfortowo w mechanice kwantowej, pomimo że przygotowywał grunt pod tę naukę.

Moc obliczeniowa komputerów kwantowych

Tłumacząc w prosty sposób, tradycyjny komputer wykorzystuje same zera i jedynki do zapisu danych oraz wykonywania obliczeń. W komputerach kwantowych natomiast występuje dodatkowy stan, który pozwala na użycie zarówno zera, jak i jedynki. Dzięki wprowadzeniu tej dodatkowej możliwości moc obliczeniowa komputerów kwantowych wzrasta w sposób wykładniczy względem komputerów tradycyjnych (przy tej samej liczbie bitów i kubitów w przypadku komputerów kwantowych). Przekłada się to z kolei na nieograniczone możliwości w zakresie inżynierii obliczeniowej.

Komputery kwantowe stanowią jak na razie jedyną drogę wyjścia z sytuacji, w której pojedyncze tranzystory zmaleją do rozmiarów rzędu kilku atomów i technicznie, nie będzie można ich już pomniejszyć. Przy zachowaniu obecnego tempa rozwoju nastąpi to gdzieś około 2030, skutkując zahamowaniem postępu, jaki do tej pory doświadczaliśmy. Po osiągnięciu tej bariery jedynie zwiększając rozmiary i koszty komputerów, będzie można odrobinę zwiększyć ich moc obliczeniową.

Obliczenia kwantowe w pełni rozumie jedynie garstka fizyków na całym świecie. Problemem w dalszym ciągu pozostaje utrzymanie stanu kwantowego w normalnych warunkach. Dodatkowo nie zostały jeszcze opracowane metody programowania takich komputerów.

Sekwencjonowanie ludzkiego DNA

Komputery kwantowe mogłyby przyspieszyć sekwencjonowanie ludzkiego DNA. Po raz pierwszy udało się tego dokonać w 2003 roku i zajęło ówczesnym komputerom 13 lat nieustannych obliczeń. Projekt był wykonywany przez pracowników naukowych instytucji rządowych na 3 zmiany, tak aby nie dopuścić do opatentowania cząsteczki ludzkiego DNA przez prywatne korporacje. Wartość całego projektu oszacowana została na około 3 miliardy dolarów. Obecnie każdy może w taki sam sposób zmapować własne DNA w cenie ledwie kilku tysięcy dolarów. Szacuje się, że w przyszłości za pomocą tanich i superszybkich komputerów koszty mógłby spaść nawet do poziomu 10 $ – czyli tyle ile płaci się za zwykłe badanie krwi.

 

Tyle miejsca zajmuje zapisanie ludzkiego DNA w tradycyjnej papierowej wersji

Odkrywanie nowych leków za pomocą komputerów kwantowych

Wielu naukowców uważa, że odkrywanie nowych leków będzie pierwszym zastosowaniem przyszłych komputerów kwantowych. Dzięki obliczeniom kwantowym, testy kliniczne będzie można uprościć i częściowo przenieść w tryb online. Zamiast badać leki w sposób doświadczalny, metodą prób i błędów, wykonywane będą symulacje komputerowe nowych cząstek chemicznych. Skróciłoby to czas wprowadzania leków na rynek i zmieniło od podstaw proces ich odkrywania.

Nie tak dawno, badacze kwantowej informatyki IBM wykonali komputer składający się z sześciu kubitów w celu analizy cząsteczek wodoru, wodorku litu i wodorku berylu (BeH2).

“Z powodu błędów, które wkradły się do obliczeń kwantowych, wyniki nie są idealnie dokładne, ale pomagają chemikom lepiej zrozumieć znane molekuły i odkrywać nowe” – powiedział Jerry Chow, który prowadzi kwantowe obliczenia IBM. (źródło)

6-kubitowy komputer kwantowy
6-kubitowy komputer kwantowy

BeH2 jest maleńką cząsteczką, a nowe związki farmaceutyczne, zawierają zazwyczaj od 50 do 80 atomów. Białka komórkowe, z którymi takie leki wchodzą w interakcje, mogą zawierać nawet tysiące atomów.

Należy jednak pamiętać, że mowa tu jest o zaledwie kilku kubitach. Ciężko sobie wyobrazić jakie możliwości sprezentują nam komputery wyposażone w moc obliczeniową rzędu Mega- albo Tera-.

Podobał Ci się artykuł ? Podziel się nim na twoim medium społecznosciowym