Waarom de farmasector vooraan in de rij staat voor de kwantumcomputer

Op haar 100ste verjaardag is de kwantumfysica hotter dan ooit. Investeringen nemen toe. Grote techbedrijven werken aan hun eigen kwantumcomputer. En in vrijwel élk gesprek met farmabedrijven van de voorbije maanden werd me gevraagd wanneer ze de eerste grootschalige kwantumcomputer nu mogen verwachten. Zelfs al zijn er hardere noten te kraken dan sommige commerciële spelers doen uitschijnen, de kwantumcomputer komt er wel degelijk. En dat kan voortreffelijk nieuws zijn voor uw gezondheid.

Waarom ligt de farmawereld wakker van kwantumcomputers? Om dat te begrijpen volstaat het om te kijken naar hun bread & butter: de zoektocht naar nieuwe medicijnen. Tot vandaag is dat een behoorlijk manuele klus, met veel trial en error. Het komt erop neer dat je de interacties moet testen tussen molecules van een kandidaat-medicijn en molecules in het lichaam. De ‘makkelijke’ medicijnen, met de relatief eenvoudige molecules, zijn ontdekt en het wordt almaar complexer om nieuwe medicijnen te ontwikkelen. De kosten lopen dan ook op tot 2 à 3 miljard euro per medicijn.

Een mogelijke oplossing is dat we de manuele methode in de labs (deels) vervangen door tests in computersimulaties. Maar daar heb je dan wel betrouwbare modellen voor nodig, die moleculaire interacties voorspellen. Dat is een complex rekenprobleem met waanzinnig veel parameters, die bovendien onderhevig zijn aan de wetten van de kwantumfysica. Klassieke computers zouden er hun processoren op stukdraaien. Een écht kwantumprobleem dus, en daar maakt de kwantumcomputer het verschil.

Via het berekenen van moleculaire interacties zou hij toelaten om de toxiciteit en stabiliteit van een geneesmiddel accuraat te voorspellen. Alleen veelbelovende medicijnen moeten dan nog richting verdere studies. McKinsey schat de potentiële waardecreatie van kwantum voor de gezondheidssector het komend decennium op 200 tot 500 miljard. Geen wonder dat farmabedrijven op de eerste rij zitten, dus.

Museumstukken
 

Tegelijk wil ik hier, net als in mijn gesprekken met de farmasector, benadrukken dat we er op technologisch vlak nog niet zijn. De grote doorbraak voor nuttige toepassingen is allicht pas over 10 à 15 jaar te verwachten. Uitdaging bij uitstek is een gebrek aan betrouwbare, stabiele en ‘schaalbare’ rekeneenheden. Kwantumcomputers rekenen niet met ééntjes en nullen, maar met kwantumbits of qubits, die tegelijk als 0 en 1 kunnen fungeren en bovendien via verstrengeling op afstand met elkaar verbonden kunnen zijn. Dat maakt hen uitermate sterk in bepaalde complexe rekentaken maar tegelijk ook erg gevoelig voor verstoring. En verstoring betekent hier: een onbetrouwbaar eindresultaat. Computers die onbetrouwbaar zijn, zijn als auto’s die niet kunnen rijden: leuk voor in een museum.

De kwantumcomputers die vandaag gebouwd worden en ongetwijfeld in een museum terecht zullen komen, beschikken over enkele honderden of hooguit duizend qubits. Bovendien vergen ze speciale koelkasten, die de qubits afkoelen tot nabij het absolute nulpunt om de verstoring te beperken. De meeste experts zijn het erover eens dat miljoenen goed gesynchroniseerde qubits nodig zijn. Allicht de beste manier om het aantal op te schalen zijn de geavanceerde methodes van chipproductie, gebaseerd op silicium. Recent onderzoek in onze cleanroom in Leuven, in samenwerking met de Australische kwantumpionier Diraq, bevestigt dat van die piste heil te verwachten valt. Terwijl we naarstig verder werken, is één ding duidelijk: de kwantumcomputer kan een van de belangrijkste medische doorbraken van onze tijd worden. 


Dit artikel verscheen eerder als column in De Tijd.