Miliony dolarů za kvantový průlom: Soutěž Q4Bio hledá řešení zdravotních problémů

Vědci a inovátoři se s kvantovými počítači snaží vyřešit složité zdravotní problémy a získat až 5 milionů dolarů v soutěži Quantum for Bio (Q4Bio).

Vědci a inovátoři se s kvantovými počítači snaží vyřešit složité zdravotní problémy a získat až 5 milionů dolarů v soutěži Quantum for Bio (Q4Bio). Tato 30měsíční soutěž, pořádaná neziskovou organizací Wellcome Leap, má za cíl ukázat, že i dnešní kvantové počítače, které jsou zatím náchylné k chybám a daleko od velkých strojů budoucnosti, mohou přinést skutečný užitek lidskému zdraví. Úspěch by znamenal významný krok vpřed v prokázání hodnoty kvantových počítačů, zejména ve spojení s konvenčními (klasickými) počítači v hybridním uspořádání.

Jedním z finalistů je společnost Infleqtion z Colorada, která se svou kompaktní kvantovou mašinou na bázi atomů cesia doufá v zisk hlavní ceny. Stroj, který by se vešel na zadní sedadlo auta, je malý, ale výkonný. Soutěž nabízí dvě kategorie cen: 2 miliony dolarů pro týmy, které dokážou spustit užitečný zdravotnický algoritmus na počítačích s 50 a více qubity, a hlavní cenu 5 milionů dolarů pro tým, který úspěšně spustí kvantový algoritmus řešící významný reálný problém ve zdravotnictví s použitím 100 a více qubitů. Klíčové je, že problém nesmí být řešitelný konvenčními počítači, což je náročný úkol.

Myšlenka kvantových počítačů spočívá ve využití objektů řídících se zákony kvantové mechaniky, jako jsou atomy a fotony světla, k simulaci reálných procesů, které jsou pro klasické stroje příliš složité. Vědci na těchto systémech pracují desítky let, s nadějí na objevy v nových materiálech, vývoji léčiv a zlepšování chemických procesů. Současné stroje jsou však hlučné a omezené. Finalisté soutěže Q4Bio proto přišli s důmyslnými způsoby, jak tyto nedostatky překonat, často přesouváním velké části výpočetní zátěže na klasické procesory s nově vyvinutými algoritmy. Kvantové procesory se pak využívají jen pro ty části problému, kde klasické metody selhávají při větším rozsahu výpočtu.

Mezi projekty finalistů patří například tým Sergii Strelchuka z Oxfordské univerzity, který využívá kvantový počítač k mapování genetické rozmanitosti mezi lidmi a patogeny, s cílem odhalit skrytá spojení a potenciální léčebné cesty. Finská společnost Algorithmiq ve spolupráci s Cleveland Clinic simuluje protinádorový lék aktivovaný světlem, který by mohl být přepracován pro léčbu dalších onemocnění. Infleqtion se zaměřuje na zlepšení identifikace rakovinných signatur v obrovských datových souborech, jako je Cancer Genome Atlas, a tým z Nottinghamu hledá kandidáta na lék proti myotonické dystrofii, nejčastější formě svalové dystrofie u dospělých.

Programový ředitel Q4Bio, Shihan Sajeed, je sice skeptický ohledně splnění všech kritérií pro hlavní cenu kvůli současnému stavu kvantových počítačů, ale je překvapen dosaženým pokrokem. Zdůrazňuje, že týmy objevily slibné aplikace a že vývoj hybridního kvantově-klasického zpracování je „transformační“. Vítězové soutěže budou oznámeni v polovině dubna. I kdyby se ukázalo, že žádná hlavní cena nebude udělena, cílem bylo vždy spustit užitečný algoritmus na existujícím stroji. Pokud se to nepodaří, znamená to jen, že potřebné stroje ještě neexistují, ale směr výzkumu je jasně definován.