De race naar medische vooruitgang is officieel van start gegaan met quantum computing in een innovatieve hoofdrol. De tech-giganten Google, IBM en Microsoft hebben hun inzet verhoogd door steeds krachtigere versies van hun super snelle machines aan te kondigen. De impact van deze technologie begint nu al door te sijpelen naar de medische wereld, waar de eerste ziekenhuizen en wetenschappelijke instellingen deze buitengewone rekenkracht benutten voor baanbrekend onderzoek.
Quantum computing heeft in ieder geval het potentieel om het domein van nieuwe medicijnen en therapieën volledig te veranderen. Ook in Nederland wordt vol op deze baanbrekende technologie ingezet, onder meer in een nieuw lab van TU Delft waar de voordelen van quantum computing dagelijks breed worden uitgemeten. Zeker is dat deze krachtige computers berekeningen kunnen uitvoeren met snelheden die ondenkbaar zijn voor de huidige generatie machines. Dit wordt mogelijk gemaakt door de fundamenteel verschillende rekenregels die bij quantum computing worden gehanteerd.
Superpositie
Klassieke computers werken met bits (de binaire eenheden van 0 en 1) en hebben daardoor een inherente beperking: ze kunnen slechts één toestand tegelijkertijd vasthouden. De quantumcomputer daarentegen maakt gebruik van qubits, ook wel quantumbits genoemd. Deze qubits kunnen gelijktijdig bestaan in meerdere toestanden, een fenomeen dat superpositie wordt genoemd. Ze kunnen zowel enen als nullen tegelijkertijd representeren. Dit opent de deur naar een revolutionaire verandering in rekenkracht, zodat een quantumcomputer tijdens één enkele berekening meerdere parallelle taken kan uitvoeren. Als we naar Google kijken, kunnen hun nieuwste kwantumcomputeroperaties uitvoeren in enkele seconde, terwijl de krachtigste klassieke computer ter wereld daar 47 jaar over zou doen!
Quantumcomputers gevoelig voor omgeving
Maar, zoals bij elke technologische doorbraak, zijn er ook beperkingen. Qubits zijn bijvoorbeeld uiterst gevoelig voor omgevingsinvloeden. Zelfs de geringste verstoring kan resulteren in rekenfouten. Dit betekent dat quantumcomputers speciale omstandigheden vereisen, zoals temperaturen dichtbij het absolute nulpunt van -273,15 °C. Maar als de omstandigheden goed zijn, is de snelheid van quantumcomputers een eigenschap die de medische wetenschap goed kan gebruiken. Dankzij de ongekende rekenkracht kunnen machine learning-algoritmen namelijk patronen herkennen in immense datasets en simulaties uitvoeren bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, gebruikmakend van digitale tweelingen als virtuele modellen.
Medische wereld erkent potentie
De medische gemeenschap heeft deze potentie volgens een blog op ICT&health onderkend en omarmt nu al quantum computing als een veelbelovende tool voor onderzoek en innovatie. Een primeur in deze arena is de introductie van de eerste quantumcomputer in een ziekenhuis, een samenwerking tussen de Cleveland Clinic en IBM. Dit baanbrekende initiatief heeft als doel om biomedisch onderzoek te versnellen door het gebruik van krachtige computers, kunstmatige intelligentie en quantum computing. Hoewel de aanschaf van een quantumcomputer momenteel nog boven het budget van ziekenhuizen ligt - denk aan een prijskaartje van ongeveer $10 miljoen voor een D-Wave One apparaat met 50 qubits en jaarlijkse onderhoudskosten van $1 miljoen - is de mogelijke impact ervan onmiskenbaar.
Ingrijpende veranderingen in gezondheidszorg
Tom Mihaljevic, CEO en President van Cleveland Clinic, deelt dan ook het enthousiasme over deze technologie: "Deze technologie heeft enorm veel potentieel om de gezondheidszorg ingrijpend te veranderen en de vooruitgang naar nieuwe behandelingen, genezingen en oplossingen voor patiënten te versnellen." De lijst van gepland onderzoek aan Cleveland Clinic omvat de ontwikkeling van protocollen voor quantum computing voor het screenen en optimaliseren van medicijnen gericht op specifieke eiwitten. Maar de technologie zal ook worden ingezet voor het verbeteren van risicovoorspellingen na niet-cardiale chirurgie of de analyse van genoomsequencing en medicijndatabases; bijvoorbeeld om bestaande medicijnen te identificeren die Alzheimerpatiënten kunnen helpen.
Deze versnelling van medisch onderzoek kan de gezondheidszorg uiteindelijk compleet op zijn kop zetten. Door quantum computing te combineren met andere geavanceerde technologieën zoals kunstmatige intelligentie, DNA-sequencing en big data-analyse, kunnen nieuwe behandelingen worden ontwikkeld en individueel afgestemd worden op patiënten. Het potentieel om klinisch onderzoek te verkorten en medische kennis te analyseren om zeldzame ziekten nauwkeurig te diagnosticeren, is zonder meer opzienbarend.
Uitdagingen omtrent quantum computing
Toch moeten we niet blind zijn voor de uitdagingen die met deze krachtige technologie gepaard gaan. Met de mogelijkheid om alles te meten, te analyseren en te manipuleren, kunnen ook complexe ethische en morele vraagstukken ontstaan. Terwijl quantum computing de deur opent naar ongekende vooruitgang, moeten we ervoor waken dat deze kracht niet wordt misbruikt. Het is cruciaal dat we deze technologie met verantwoordelijkheid en ethisch bewustzijn inzetten, en niet toegeven aan de verleiding om onrealistische dromen of dubieuze agenda's na te jagen.
Kortom, quantum computing biedt ons een potentieel ongekende mogelijkheid om de grenzen van medische vooruitgang te verleggen. De weg naar een wereld zonder ziekten en veroudering ligt misschien binnen handbereik, maar laten we niet vergeten dat met grote kracht ook grote verantwoordelijkheid komt.
