发表《数学》期刊！西班牙研究人员成功应用量子计算模型来预测多种疾病

José Luis Salmerón 将量子计算应用于医疗保健领域（图片来源：网络）

谷歌量子人工智能（AI）研究小组的Sergio Boixo表示，量子计算还处于起步阶段，虽然很难预测其未来，但该技术已取得了一些可观进展。José Luis Salmerón是西班牙金融研究学院（CUNEF）数据科学实验室主任，他还是智利大学副研究员、凯捷咨询公司首席人工智能和量子科学家。

近期，他与巴伦西亚萨贡托医院的甲状腺手术团队合作，测试了量子计算预测术后并发症的潜力。这并不是量子计算在医疗保健领域的首次应用，加拿大麦吉尔大学启动了Cardio-Twin项目，该项目通过创建数字孪生技术来检测女性的健康风险。量子计算正在为医疗保健专业人员提供宝贵的帮助。

Salmerón说：“萨贡托医院研究团队掌握了大量数据，希望预测接受甲状腺手术患者的潜在低钙血症。我提出了一种变分量子电路预测模型，可靠性很高，能达到92%的正确率，远远高于传统技术。”Salmerón与Isabel Fernández-Palop 博士以及萨贡托医院的研究团队在《数学》杂志上发表了这一结果。

Salmerón 是爱思唯尔和斯坦福大学被引用次数最多的科学家之一，他开发了一种利用荷尔蒙水平作为输入的算法。通过利用先进的计算机系统，该算法可以预测低钙血症的可能性，低钙血症是癌症甲状腺切除术后最常见的并发症。Salmerón 说：“这不是物理电路，而是具备逻辑结构，它存在于计算机代码中，是一个变分编程电路。” Salmerón承认理论物理学目前在量子研究领域占据主导地位。不过，他更注重实际应用，力求“脚踏实地”。

同一期刊还发表了麦吉尔大学的一项研究，该研究使用模糊认知图（研究效果和替代方案的因果关系图）和量子学习算法，旨在早期检查类风湿性关节炎，同时对该疾病的六个严重程度进行分类。Salmerón在《神经计算》上发表的另一项研究中写道：“类风湿性关节炎的早期诊断对于预防疾病的进展非常重要。然而，由于症状范围广泛，而且随着时间的推移，疾病的方向逐渐发生变化，这对于全科医生（GP）来说是一项复杂的任务。”在伊朗Seyyed-al Shohada大学医院，对这些模型进行了测试，准确率达到了90%。

这些方法也已被用于放射治疗计划，其中认知图已被证明有助于支持人类决策。Salmerón说：“这些系统使我们能够优化服务，提供并改善治疗。例如，在低钙血症的情况下，早期发现可以让医生更快地开始治疗，并将其影响降至最低。此外，这些系统有助于规划医疗服务，通过确保资源优化和早期疾病检测，使患者和临床中心受益。没有模型可以普遍应用于每种病理学。每个应用程序都需要合适的算法来实现一致的数据处理。每个问题都需要一个特定的解决方案。即使可以使用量子电路，其适用性也可能因情况而异。”

但这个领域是广阔的。凯捷量子实验室的Sam Genway表示：“有许多潜在应用非常适合量子计算，因为它们本质上是量子态计算。从根本上来说，分子与体内生物实体的相互作用是遵循量子力学的，在某些情况下，很难使用传统计算机进行建模。然而，有了量子计算机，我们将能以前所未有的精度模拟潜在的量子行为。”

第一个量子疗法

最近发表在《自然纳米技术》上的一项研究展示了如何利用带电分子来触发难以治疗的脑肿瘤中的癌细胞的自我毁灭。研究小组表示，他们开发出了“第一种量子疗法”。

首席研究员Frankie Rawson解释道：“通过巧妙地对生物量子电子隧道的纳米颗粒进行精确调节，癌细胞被击败。这触发了电信号，激活了癌细胞内的自然自毁机制。”研究合著者Ruman Rahman补充道：“这项研究凸显了量子疗法的潜力，它是一种与生物学交叉的新技术，量子生物电子学与医学的结合使我们更接近新的治疗方法。”

悉尼大学的科学家展示了这项新兴技术的潜力。他们使用量子计算机设计并直接观察化学反应中的关键过程，该过程被减慢了惊人的 1000 亿倍。这项研究发表在《自然化学》上，其主要作者 Vanessa Olaya Agudelo表示：“了解分子内部和分子之间的这些基本过程，可以为材料科学、药物设计和太阳能收集带来无限的可能性。”

此外，通过快速准确地读取DNA序列，可以促进人类基因组研究的进步。这些发现将推动个性化化疗。最近，研究人员利用量子计算将腺苷与其他核苷酸分子区分开来，该研究发表在《物理化学杂志 B》上。

该研究的主要作者 Masateru Taniguchi 表示：“使用量子计算，我们证明了仅从单个分子的测量数据中检测核苷酸的能力。量子计算机首次成功连接到单个分子的测量数据，这一突破验证了利用量子计算机进行基因组分析的潜力。”

这项新技术的另一个应用是，通过记录神经冲动来控制假肢的设备。博世集团（Bosch Global）董事会主席Stefan Hartung说：“我们在医疗技术领域开发的量子传感器与我们‘为生命而发明’的理念完美契合。” 博世全球公司正在深入研究这一领域，该公司表示，现在可以通过非接触式早期检测房颤，来预防致命的中风、心力衰竭和痴呆症。

编译：卉可

编辑：慕一

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