Kwantowa rewolucja schodzi na ziemię. Trwa wyścig o 5 milionów dolarów

Przez lata komputery kwantowe traktowano jak wyrafinowaną zabawkę dla fizyków teoretycznych. Twierdzono, iż zanim staną się one użyteczne, miną całe dekady. Być może czas ten będzie jednak krótszy.

Sześć zespołów badawczych z całego świata zamierza właśnie udowodnić, iż to bzdura. Stawką jest 5 milionów dolarów i przełom w leczeniu najcięższych chorób – od nowotworów po rzadkie wady genetyczne.

W kalifornijskim Marina del Rey ważą się właśnie losy konkursu Quantum for Bio (Q4Bio), organizowanego przez organizację non-profit Wellcome Leap. Zasady są brutalnie proste: aby zgarnąć główną nagrodę w wysokości 5 milionów dolarów, zespół naukowców musi zaprezentować algorytm kwantowy, który rozwiązuje realny problem medyczny, wykorzystując do tego zaledwie 100 kubitów (podstawowych jednostek informacji kwantowej). Haczyk? Musi to być problem, z którym nie potrafią poradzić sobie dzisiejsze, najpotężniejsze klasyczne superkomputery.

Dla branży, która od lat mierzy się z zarzutami o „pompowanie bańki” i tworzenie sprzętu o znikomym znaczeniu praktycznym, to ostateczny test wiarygodności.

Pragmatyczna rewolucja, czyli komputery hybrydowe

Największym problemem dzisiejszych komputerów kwantowych (znajdujących się w erze tzw. urządzeń NISQ) jest ich niestabilność. Są małe, potwornie drogie w utrzymaniu i bardzo podatne na najmniejsze zakłócenia z otoczenia (tzw. szumy), co prowadzi do błędów w obliczeniach. Zamiast jednak czekać kolejnych 20 lat na idealną maszynę, finaliści konkursu Q4Bio zmienili podejście.

Wszyscy postawili na rozwiązania hybrydowe (Quantum-Classical Hybrid). Zamiast zmuszać delikatny procesor kwantowy do wykonania całego zadania, 95 procent obliczeń wykonuje potężny, ale klasyczny komputer. Układ kwantowy jest włączany do pracy tylko na ułamek sekundy, by rozwiązać ten jeden, najtrudniejszy matematyczny supeł, przy którym klasyczna maszyna by się zawiesiła. To niezwykle pragmatyczne podejście, które wyznacza kierunek dla całej branży na najbliższą dekadę.

Namierzanie nowotworów i projektowanie leków

To, co najbardziej fascynuje w projektach finalistów, to porzucenie abstrakcyjnych teorii na rzecz konkretnych ludzkich dramatów i chorób.

Zespół Algorithmiq (korzystający z maszyny IBM) pracuje nad innowacyjnym lekiem na raka pęcherza. Substancja ta krąży w organizmie pacjenta całkowicie uśpiona, aż do momentu, gdy zostanie naświetlona falą o konkretnej długości. Dopiero wtedy zamienia się w „molekularny pocisk” niszczący guz. Obliczenie zachowania takich cząsteczek wymyka się możliwościom klasycznych maszyn, ale dla algorytmów kwantowych to idealne środowisko pracy.

Firma Infleqtion, wykorzystująca przenośny komputer kwantowy oparty na atomach cezu, podjęła się analizy gigantycznej bazy Cancer Genome Atlas. Cel? Wykrywanie głęboko ukrytych wzorców genetycznych, które pozwolą lekarzom precyzyjnie ustalić, z jakiego organu wywodzi się nowotwór z przerzutami. To kluczowa wiedza, bez której wdrożenie skutecznego leczenia jest często niemożliwe. Z kolei badacze z Uniwersytetu w Nottingham modelują kwantowo wiązania chemiczne, by stworzyć lek na dystrofię miotoniczną – najczęstszą postać zaniku mięśni u dorosłych.

Zimny prysznic dla branży

Czy komuś uda się zgarnąć pełną pulę? Dyrektor programu Q4Bio, Shihan Sajeed, nie ukrywa sceptycyzmu. Klasyczne superkomputery i współczesne algorytmy (często wspierane przez AI) są dziś tak potężne, iż udowodnienie ich absolutnej bezradności wobec zaledwie 100-kubitowej maszyny graniczy z cudem.

Jednak choćby jeżeli żaden z zespołów nie rozbije banku, konkurs już spełnił swoje zadanie. Zmusił genialne umysły do zejścia na ziemię i poszukania realnych zastosowań dla technologii jutra. Jak zauważają organizatorzy – nowatorskie algorytmy hybrydowe, które powstały w ciągu ostatnich 30 miesięcy, są absolutnie „transformacyjne”. jeżeli dzisiejsze maszyny są na nie zbyt słabe, to algorytmy te po prostu zaczekają na lepszy sprzęt. Jedno jest pewne: wiemy już, w jakich obszarach medycyny komputery kwantowe w końcu udowodnią swoją wartość.

AI wchodzi w ludzkie DNA. Evo 2 rozszyfruje tajemnice najbardziej skomplikowanych genomów

Jeśli artykuł Kwantowa rewolucja schodzi na ziemię. Trwa wyścig o 5 milionów dolarów nie wygląda prawidłowo w Twoim czytniku RSS, to zobacz go na iMagazine.