量子技術有望革新生命科學研究

來源：科技日報

記者：劉霞

乍看之下，量子技術與生命科學似乎風馬牛不相及——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，看似遙遠的兩個領域，卻正悄然靠近，孕育著一場深刻的變革。

量子技術有望在新藥研發、疾病診斷、精準醫療等方面大顯身手。

圖片來源：美國科學促進會優睿科網站

據美國科技類博客TechCrunch近日報道，多位專家表示，量子技術有望革新生命科學，極大地加速藥物發現，加快診斷并助力精準醫療的實現。麥肯錫公司2025年8月發布的研究報告也顯示，量子技術有望改變生命科學行業，預計到2035年，其創造的市場價值有望高達2000億至5000億美元。

加快新藥研發進程

傳統藥物發現，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，書寫藥物研發新篇章。

專家指出，量子并行計算可用于創建分子的“數字孿生”，從根本上變革藥物發現。傳統超級計算機難以準確模擬潛在藥物分子如何與體內的水和蛋白質相互作用，計算復雜度隨著粒子數量的增加呈指數級增長，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和糾纏，能精準表示分子波函數，使研究人員得以模擬蛋白質與配體相互作用、酶催化等過程，其精度之高，令經典方法“望塵莫及”。

量子技術的介入，可將藥物開發的時間線，從通常的10—15年、耗資數十億美元，壓縮減少幾個數量級。制藥團隊無需再依賴數百萬候選化合物的暴力篩選，而是通過量子增強模擬，預測結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合；IBM與莫德納成功采用混合量子—經典方法模擬mRNA序列；百健則與1QBit合作，加速阿爾茨海默病、帕金森病等神經疾病相關分子的比較研究；阿斯利康攜手亞馬遜網絡服務、IonQ和英偉達，成功利用量子技術，加速合成小分子藥物的化學反應研究；默克KGaA和安進公司正與量子公司QuEra合作，利用量子技術基于分子描述預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，是醫學進步的先聲，量子傳感技術正在為診斷帶來革命性突破。

Starkhorn創始人兼首席執行官丹尼爾·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》創始人湯姆·艾倫則認為，量子增強醫學成像不僅能顯著提升多種疾病的檢測率，還有望將醫療級成像設備和可穿戴設備推向消費市場。這些設備內的量子傳感器能捕捉人體發出的極其微弱信號，使掃描儀“看見”當今機器看不見的結構和活動。這意味著，用戶和醫生可以更早發現疾病，實時跟蹤患者對治療的反應，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備，或許能實時監測用戶的體溫、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、腦部疾病研究等領域。

助力實現精準醫療

“因人制宜，對癥下藥”，這是中醫的智慧，也是現代精準醫療的追求。

除優化診斷和藥物治療，量子技術還將推動醫療邁向個性化定制時代。雀巢健康科學北美區數據與分析負責人彼得·尼科爾對此形象地比喻道，量子技術雖不會加快你制作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突破，潛力深遠。當組合的可能性浩如煙海、復雜到傳統計算無能為力時，量子計算技術便可大顯身手。

專家認為，量子技術能比傳統系統更快地分析龐大的遺傳數據集，快速分析基因組，從而實現更早期疾病檢測和更具針對性的治療策略。這標志著醫療模式有望從被動治療，轉向預測和預防。