量子技术有望革新生命科学研究

来源：科技日报

量子技术有望在新药研发、疾病诊断、精准医疗等方面大显身手。

图片来源：美国科学促进会优睿科网站

乍看之下，量子技术与生命科学似乎风马牛不相及——量子计算需要在极度隔离、接近绝对零度的环境中运行，生命则生活在温暖、嘈杂且时刻运动的世界里。然而，看似遥远的两个领域，却正悄然靠近，孕育着一场深刻的变革。

据美国科技类博客TechCrunch近日报道，多位专家表示，量子技术有望革新生命科学，极大地加速药物发现，加快诊断并助力精准医疗的实现。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，预计到2035年，其创造的市场价值有望高达2000亿至5000亿美元。

加快新药研发进程

传统药物发现，如同在茫茫大海中寻针，耗时漫长、成本高昂。而量子计算的介入，正在改写这一局面，书写药物研发新篇章。

专家指出，量子并行计算可用于创建分子的“数字孪生”，从根本上变革药物发现。传统超级计算机难以准确模拟潜在药物分子如何与体内的水和蛋白质相互作用，计算复杂度随着粒子数量的增加呈指数级增长，模拟超过几十个原子的分子行为便力有不逮。而量子计算机利用叠加态和纠缠，能精准表示分子波函数，使研究人员得以模拟蛋白质与配体相互作用、酶催化等过程，其精度之高，令经典方法“望尘莫及”。

量子技术的介入，可将药物开发的时间线，从通常的10—15年、耗资数十亿美元，压缩减少几个数量级。制药团队无需再依赖数百万候选化合物的暴力筛选，而是通过量子增强模拟，预测结合亲和力和毒性特征，再行合成。

美国安进公司正利用Quantinuum的量子控制能力研究肽结合；IBM与莫德纳成功采用混合量子—经典方法模拟mRNA序列；百健则与1QBit合作，加速阿尔茨海默病、帕金森病等神经疾病相关分子的比较研究；阿斯利康携手亚马逊网络服务、IonQ和英伟达，成功利用量子技术，加速合成小分子药物的化学反应研究；默克KGaA和安进公司正与量子公司QuEra合作，利用量子技术基于分子描述预测候选药物的生物活性。

提升疾病诊断速度

“工欲善其事，必先利其器。”诊断工具的精进，是医学进步的先声，量子传感技术正在为诊断带来革命性突破。

Starkhorn创始人兼首席执行官丹尼尔·雅各布斯介绍，以心脏病为例，心电图有时会因周围组织干扰而错过缺血的早期迹象，而量子心磁图利用光学泵浦磁力计，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可达80%左右。

《人工智能杂志》创始人汤姆·艾伦则认为，量子增强医学成像不仅能显著提升多种疾病的检测率，还有望将医疗级成像设备和可穿戴设备推向消费市场。这些设备内的量子传感器能捕捉人体发出的极其微弱信号，使扫描仪“看见”当今机器看不见的结构和活动。这意味着，用户和医生可以更早发现疾病，实时跟踪患者对治疗的反应，且检查过程更快、侵入性更低。

未来，配备钻石基量子传感器的可穿戴设备，或许能实时监测用户的体温、心脏、大脑或代谢活动的细微变化，无需侵入性检测，便可彻底改变癌症诊断、脑部疾病研究等领域。

助力实现精准医疗

“因人制宜，对症下药”，这是中医的智慧，也是现代精准医疗的追求。

除优化诊断和药物治疗，量子技术还将推动医疗迈向个性化定制时代。雀巢健康科学北美区数据与分析负责人彼得·尼科尔对此形象地比喻道，量子技术虽不会加快你制作Excel表格的速度，也无法拯救你于案牍之劳形，但它将加速生命科学突破，潜力深远。当组合的可能性浩如烟海、复杂到传统计算无能为力时，量子计算技术便可大显身手。

专家认为，量子技术能比传统系统更快地分析庞大的遗传数据集，快速分析基因组，从而实现更早期疾病检测和更具针对性的治疗策略。这标志着医疗模式有望从被动治疗，转向预测和预防。