來源：科技日報

記者：劉霞

乍看之下，量子技術(shù)與生命科學(xué)似乎風馬牛不相及——量子計算需要在極度隔離、接近絕對零度的環(huán)境中運行，生命則生活在溫暖、嘈雜且時刻運動的世界里。然而，看似遙遠的兩個領(lǐng)域，卻正悄然靠近，孕育著一場深刻的變革。

量子技術(shù)有望在新藥研發(fā)、疾病診斷、精準醫(yī)療等方面大顯身手。

圖片來源：美國科學(xué)促進會優(yōu)睿科網(wǎng)站

據(jù)美國科技類博客TechCrunch近日報道，多位專家表示，量子技術(shù)有望革新生命科學(xué)，極大地加速藥物發(fā)現(xiàn)，加快診斷并助力精準醫(yī)療的實現(xiàn)。麥肯錫公司2025年8月發(fā)布的研究報告也顯示，量子技術(shù)有望改變生命科學(xué)行業(yè)，預(yù)計到2035年，其創(chuàng)造的市場價值有望高達2000億至5000億美元。

加快新藥研發(fā)進程

傳統(tǒng)藥物發(fā)現(xiàn)，如同在茫茫大海中尋針，耗時漫長、成本高昂。而量子計算的介入，正在改寫這一局面，書寫藥物研發(fā)新篇章。

專家指出，量子并行計算可用于創(chuàng)建分子的“數(shù)字孿生”，從根本上變革藥物發(fā)現(xiàn)。傳統(tǒng)超級計算機難以準確模擬潛在藥物分子如何與體內(nèi)的水和蛋白質(zhì)相互作用，計算復(fù)雜度隨著粒子數(shù)量的增加呈指數(shù)級增長，模擬超過幾十個原子的分子行為便力有不逮。而量子計算機利用疊加態(tài)和糾纏，能精準表示分子波函數(shù)，使研究人員得以模擬蛋白質(zhì)與配體相互作用、酶催化等過程，其精度之高，令經(jīng)典方法“望塵莫及”。

量子技術(shù)的介入，可將藥物開發(fā)的時間線，從通常的10—15年、耗資數(shù)十億美元，壓縮減少幾個數(shù)量級。制藥團隊無需再依賴數(shù)百萬候選化合物的暴力篩選，而是通過量子增強模擬，預(yù)測結(jié)合親和力和毒性特征，再行合成。

美國安進公司正利用Quantinuum的量子控制能力研究肽結(jié)合；IBM與莫德納成功采用混合量子—經(jīng)典方法模擬mRNA序列；百健則與1QBit合作，加速阿爾茨海默病、帕金森病等神經(jīng)疾病相關(guān)分子的比較研究；阿斯利康攜手亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、IonQ和英偉達，成功利用量子技術(shù)，加速合成小分子藥物的化學(xué)反應(yīng)研究；默克KGaA和安進公司正與量子公司QuEra合作，利用量子技術(shù)基于分子描述預(yù)測候選藥物的生物活性。

提升疾病診斷速度

“工欲善其事，必先利其器。”診斷工具的精進，是醫(yī)學(xué)進步的先聲，量子傳感技術(shù)正在為診斷帶來革命性突破。

Starkhorn創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官丹尼爾·雅各布斯介紹，以心臟病為例，心電圖有時會因周圍組織干擾而錯過缺血的早期跡象，而量子心磁圖利用光學(xué)泵浦磁力計，直接高精度測量心臟的微小磁場，檢測冠狀動脈缺血的靈敏度和特異性可達80%左右。

《人工智能雜志》創(chuàng)始人湯姆·艾倫則認為，量子增強醫(yī)學(xué)成像不僅能顯著提升多種疾病的檢測率，還有望將醫(yī)療級成像設(shè)備和可穿戴設(shè)備推向消費市場。這些設(shè)備內(nèi)的量子傳感器能捕捉人體發(fā)出的極其微弱信號，使掃描儀“看見”當今機器看不見的結(jié)構(gòu)和活動。這意味著，用戶和醫(yī)生可以更早發(fā)現(xiàn)疾病，實時跟蹤患者對治療的反應(yīng)，且檢查過程更快、侵入性更低。

未來，配備鉆石基量子傳感器的可穿戴設(shè)備，或許能實時監(jiān)測用戶的體溫、心臟、大腦或代謝活動的細微變化，無需侵入性檢測，便可徹底改變癌癥診斷、腦部疾病研究等領(lǐng)域。

助力實現(xiàn)精準醫(yī)療

“因人制宜，對癥下藥”，這是中醫(yī)的智慧，也是現(xiàn)代精準醫(yī)療的追求。

除優(yōu)化診斷和藥物治療，量子技術(shù)還將推動醫(yī)療邁向個性化定制時代。雀巢健康科學(xué)北美區(qū)數(shù)據(jù)與分析負責人彼得·尼科爾對此形象地比喻道，量子技術(shù)雖不會加快你制作Excel表格的速度，也無法拯救你于案牘之勞形，但它將加速生命科學(xué)突破，潛力深遠。當組合的可能性浩如煙海、復(fù)雜到傳統(tǒng)計算無能為力時，量子計算技術(shù)便可大顯身手。

專家認為，量子技術(shù)能比傳統(tǒng)系統(tǒng)更快地分析龐大的遺傳數(shù)據(jù)集，快速分析基因組，從而實現(xiàn)更早期疾病檢測和更具針對性的治療策略。這標志著醫(yī)療模式有望從被動治療，轉(zhuǎn)向預(yù)測和預(yù)防。