量子计算已被定位为医疗领域下一次伟大革命的主角，有望对该行业产生颠覆性影响。
量子技术在医学上有哪些应用？基于什么原理？未来能为我们带来什么改变？在本文中，将详细分析量子技术在健康领域的新范式。
01. 量子技术与医学
虽然医学上几十年来一直在使用激光和磁共振成像 (MRI) 等量子技术，但新兴的量子技术，将产生更大的影响，如实现定制药物的开发、在分子水平上无害地操纵器官等。
与经典计算不同，量子技术基于量子力学的原理（叠加和纠缠），能够在每单位信息中存储更多状态，并在数值级别上使用更有效的算法进行操作。
简而言之：它使用并利用了微观世界的属性和特征
，这些属性和特征在宏观世界中不会出现，并且具有巨大的潜力。然而，在新兴的量子技术中，对于医学和健康的未来，量子计算、量子模拟和量子光学脱颖而出。
量子计算和量子模拟是可以执行某些计算和模拟的设备，比当前的计算机更敏捷、更快。量子光学是对各种光学过程的研究，例如物质对辐射的发射和吸收。
02. 量子计算在健康领域的优势和应用
虽然量子计算才刚处于起步阶段，但是当下已成为现实，随着研究的不断推进，每天都在为健康领域开辟一个全新的可能性。早在2019年，Google就展示了量子优越性，需要多年才能解决的问题可以通过量子计算在几秒钟内解决。
未来，有望创造出更先进的人工智能算法，帮助根据患者类型找到更有效的治疗方法或研究复杂分子的结构，发现用于临床的新药物和材料，通过人工智能的大量数据和医学图像流促进机器学习。在安全领域，医疗数据的保护也会得到改善。
然而，量子计算所能带来的颠覆远不止于此，重点聚焦在三个方向。
1.药物治疗
一方面，有了这项技术，药物治疗的设计可以在更短的时间内进行测量。药品的创造是一个复杂、缓慢和微妙的过程，然而有了量子计算，每个阶段的时间都会大幅减少。
2.诊断
另一方面，由于量子计算的进步，有可能开发出能够在一剂药后检测出化疗效果的技术，通过与已经储存的许多其他组织进行比较来评估核磁共振的组织，或者在几分钟或几天内知道治疗的效果。
3.数据管理
最后，量子计算机也推动了大数据和人工智能的发展，使其更容易记录、分类和分析海量的复杂数据，并在短短几秒钟内找到其中的规律，更有效地管理健康数据。这将是卫生过程的绝对加速器。
03. 更快、更准、更便宜
优化对 Covid-19 新变种的检测已成为量子技术在健康领域的伟大目标之一。最近，基于模拟，一些研究人员开发了一种检测 SARS-CoV-2 病毒及其任何变体的新策略。
具体来说，麻省理工学院(MIT) 的科学家提出了利用量子技术进行 Covid-19 检测测试的可能性。该系统将促进更快、更便宜的测试，以及更好、更准确的结果读取和解释。
到目前为止，快速检测和 PCR 都很重要，但是，它们需要几个小时的处理时间，并且无法量化存在的病毒数量，更不用说在某些情况下会出现误报问题。
根据麻省理工学院的数据，25% 的测试会出现误报。在这方面，对他最新工作的分析表明，假阴性率低于 1%，并且在一秒钟内检测病毒 RNA 载量的灵敏度很高。
该技术利用了小块金刚石中的原子级缺陷，即氮空位中心 (NV)。由于金刚石晶格中发生的量子效应，这些小缺陷对小干扰极为敏感。
新方法将涉及用一种材料包裹含有这些 VN 核心的纳米金刚石，这种材料与它们磁性耦合，并且经过处理，因此它只结合病毒特异性 RNA 序列。当病毒 RNA 存在并与这种材料结合时，它会破坏磁性连接并导致钻石荧光发生变化，这种变化很容易被基于激光的光学传感器检测到。
据研究人员称，该传感器仅使用低成本材料，并且该设备可以按比例放大以同时分析整批样品。麻省理工学院的提议已经从数学模拟中实现并取得了成功的结果，未来，他们将继续致力于开发一种实验室规模的功能性设备，可以在健康中心销售或使用。
04. 投资与联盟
国际咨询公司Accenture、量子软件公司 1Qbit和生物技术公司Biogen之间的合作是量子技术投资和联盟的最大例子之一。
目标是设计第一个能够为多发性硬化症、阿尔茨海默氏症、帕金森氏症或卢伽雷氏症等问题开发医学解决方案的量子应用程序。反过来，在日本国家研究机构量子与放射科学与技术，他们已经使用非侵入性技术在半小时内检测出实体瘤，确定可能的最佳治疗方法，并预测其治疗效果。
05.首台用于医学的量子计算机
当下，量子计算已走在商用的道路上。
上月，克利夫兰诊所安装了IBM首台私营部门量子计算机IBM Quantum System One 。这是世界上第一台专门用于医疗保健研究的量子计算机，目的是帮助克利夫兰诊所加速生物医学发现。
据悉，该量子计算机的安装是克利夫兰诊所与IBM于 2021 年宣布的为期 10 年的 Discovery Accelerator 合作伙伴关系的一个重要里程碑，当下，该合作已经产生了多个项目，这些项目利用最新的量子计算、人工智能和混合云来帮助加快生物医学研究的发现。包括：
（1）开发量子计算管道，筛选和优化针对特定蛋白质的药物；
（2）改进非心脏手术后心血管风险的量子增强预测模型；
（3）应用人工智能搜索基因组测序结果和大型药物靶向数据库，以寻找有效的现有药物，帮助阿尔茨海默氏症和其他疾病患者等。
该台量子计算机的安装，是量子计算商业化道路上的一个重大的里程碑，标志着量子计算在彻底改变医疗保健，加快为病人提供新的护理、治疗和解决方案方面有着巨大的前景。量子计算虽然还处于起步阶段，但已经可以想象，成熟的量子计算机将成为医疗领域取得重大突破的工具。
引用：
[1]https://news.mit.edu/2021/quantum-sensor-detect-covid-1220
[2]https://mp.weixin.qq.com/s/1F8WIIo9YEOG2n31EWbh0g
[3]https://uknqt.ukri.org/news/four-ways-quantum-technologies-are-advancing-the-future-of-healthcare/
