量子向善：通用量子公司致力于开发子宫内膜异位症的治疗方法
自2018年成立以来，通用量子公司（Universal Quantum）始终怀抱着"颇为理想主义"的愿景——打造一台真正有益于人类的量子计算机。
"我们的创始人、首席执行官塞巴斯蒂安·魏德特博士（Dr. Sebastian Weidt）和首席技术官温弗里德·亨辛格教授（Professor Winfried Hensinger），以及整个公司，一直以来都是从相对公平的角度出发来构想量子计算机的建设——这就是我们的愿景，"通用量子公司量子算法负责人马克·韦伯（Mark Webber）向DCD表示。
"诚然，从经济角度出发，我们可以对许多应用感到兴奋，我们也不会忽视它们，但真正让我们激动的是那些能够改变人们生活的应用。"
通用量子公司于2018年从英国萨塞克斯大学（University of Sussex）分拆成立，基于两位创始人对被困离子量子计算机研发的研究成果。公司坐落于英格兰南海岸布莱顿（Brighton）附近的海沃兹希思（Haywards Heath）一处"尖端"研发与制造设施内。自韦伯大约在2021年加入时团队规模约八人，现已发展成为拥有100多名员工的组织。
如今，韦伯领导着一支科学家团队，研究量子应用——"我们将如何使用量子计算机"——以及量子纠错技术。他表示，量子纠错"是整个故事中至关重要的一环，它使我们能够确切知道量子计算机何时以及如何发挥作用"，尽管对于那些纯粹关注量子计算实际应用的人来说，这可能不那么相关。
对于像通用量子公司这样既开发底层技术又确保该技术得到负责任治理和部署的企业而言，在量子计算机有益且公平的应用清单中，生命科学位居前列。韦伯表示，部分原因在于科学界设计药物的能力受到经典计算机在模拟药物影响方面的局限性制约。
量子计算由此登场。
量子向善
正是这种"量子向善"的理念，促使通用量子公司与开放量子研究所（Open Quantum Institute, OQI）建立了联系，并最终促成了我们此次对话的核心项目：量子计算能否帮助治愈子宫内膜异位症？
子宫内膜异位症是一种子宫内膜类似细胞在身体其他部位生长的疾病。虽然该病最常见于子宫周围区域，如卵巢、输卵管和骨盆内膜，但也可能影响膀胱和肠道等器官。全球估计约有10%的育龄女性和出生时被指定为女性的个体患有此病，相当于约1.9亿人。
目前尚不清楚子宫内膜异位症的病因，且尚无治愈方法。虽然手术对部分患者是一种选择——范围从切除子宫内膜异位症细胞或受影响器官的部分组织，到全子宫切除术——但该病通常通过非处方止痛药或激素（如复合避孕药）治疗。
开放量子研究所于2024年3月由日内瓦科学与外交展望者组织（Geneva Science and Diplomacy Anticipator, GESDA）与联合国国际电信联盟（ITU）、欧洲核子研究中心（CERN）及其他国际机构合作成立。它作为一个中立平台，探索和支持具有全球公共效益的量子用例，包括气候科学、医疗保健、粮食安全等领域。
OQI的部分重点是确保量子技术的开发和应用与联合国可持续发展目标（SDGs）保持一致，这些目标涵盖生命科学等众多领域。
韦伯表示，通用量子公司最初并非主动向OQI提出治愈子宫内膜异位症的意愿；相反，该项目是在双方就OQI专注于实现的联合国可持续发展目标进行多次对话后逐渐形成的。
生命科学已成为通用量子公司的重点，因为韦伯解释称，该领域影响巨大，同时量子计算机在此领域的优势已相当明确——生命科学领域存在量子计算公司已感兴趣的问题，例如经典数据优化和机器学习。
"[在通用量子公司]我们专注于公平性……我们通过尝试合作来证明这一点，我们寻求提供的价值不仅仅通过更商业化的视角，或让我们赚最多钱的方式，"韦伯说。"因此，从这个角度看，我们与OQI的理念高度一致。"
随着通用量子公司与OQI之间的对话深入，双方合作伙伴共同确定了一个令他们均感到兴奋的目标。
"最初，它在药物设计领域较为宽泛，这是一个充满热情的领域，我们在如何利用量子计算机提供帮助方面拥有一定的内部专业知识，"韦伯表示。"随着对话的深入，我们决定使其更加聚焦，特别是关注女性健康。一旦我们决定专注于女性健康，一个特定应用便浮出水面，那就是子宫内膜异位症。"
该项目旨在探索量子模拟如何加速开发针对子宫内膜异位症的非激素类、货架稳定的治疗药物，特别关注农村或经济欠发达地区医疗资源匮乏的人群。
"现在，让我们坦诚相告，我们将要做的许多工作——创新量子算法和理解量子硬件——并非子宫内膜异位症所特有，"韦伯指出。然而，通用量子公司计划与经典量子化学家和药物设计公司合作开展的大量工作将聚焦子宫内膜异位症作为用例。
虽然韦伯表示OQI确实为该项目提供了一些资金，但这并非通用量子公司的主要吸引力。"[OQI]是一个能打开大门的名称，挥舞着他们的旗帜，我们也能带来其他合作伙伴。"
从交付角度看，项目的技术方面将直接由通用量子公司负责。韦伯表示，公司计划与生命科学和药物设计领域的最终用户举办研讨会，包括生物医学、计算化学和女性健康领域的专家。这将有助于弥合复杂建模的经典模拟与量子算法之间的差距，并最终使通用量子公司在量子处理器上重现生物分子系统，以更好地将这些见解整合到药物发现工作流程中。
韦伯表示，制药公司使用多种技术进行模拟，而不仅仅是经典计算机，这意味着"与最终用户进行对话并理解他们的视角至关重要"。他解释道："与那些理解他们所运行模拟的经典版本的人合作非常重要，因为在通用量子公司，我们拥有各种技能，但我们并非计算流体动力学、药物设计或投资组合优化的世界专家。"
"我们主要拥有量子硬件和量子算法方面的技能，因此将两者结合并与理解经典瓶颈及如何构建问题的最终用户合作至关重要，因为当你计划使用量子计算机时，情况并非简单地将当前在普通计算机上使用的算法直接在量子计算机上运行。"
大量工作集中在问题映射、理解量子计算机可获得优势的领域以及如何最大化这一优势。韦伯表示，量子计算机"并非万能钥匙，但在所有任务中都具有固有优势"。
他继续说道："你需要结合真正理解最终用户问题构建的能力——我们通过合作来实现这一点——然后结合量子算法理解，找到运行该问题的最佳方式。"
竞赛已经开始
尽管通用量子公司系统的最终应用令人兴奋，但除非技术被证明有效，否则将无法实现任何成果。
通用量子公司专注于开发被困离子量子计算机，这是目前各公司正在追求的多种量子计算技术路线之一——正如韦伯所解释的，"目前有点像一场竞赛，尚不明确哪种底层技术是最佳前进路线。"
基本层面上，在被困离子量子计算机中，代表量子比特的单个离子（即带电原子）由电磁场控制。量子操作通过激光或微波脉冲执行，这些脉冲可以操控离子的内部状态及其相互作用。
虽然量子计算机已经存在，但韦伯表示，大多数现有系统目前并不实用，因为它们没有足够的量子比特。尽可能快速、高效和廉价地扩展量子计算机是使其变得有用的关键。尽管许多公司现已突破100量子比特门槛，但韦伯表示，无论技术路线如何，这些量子比特仍然嘈杂且难以控制，不适合解决大规模问题。
通用量子公司已将其声誉押注在被困离子路线上，认为这能使其以最快和最有效的方式扩展。但韦伯表示，公司也相信"这一观点有一定道理"——该方法也最适合生命科学应用。
但他表示："我认为真正区分量子硬件及其对应用适用性的，不是硬件特性对应用的具体性；随着我们推后不同硬件供应商的时间线，硬件的先进程度将有很大差异。"
"存在不同的优势和劣势。物理操作的保真度、控制质量以及操作速率存在巨大差异，后者是一个重要变量。"
尽管通用量子公司坚定地将目标锁定在子宫内膜异位症上，但归根结底，该公司是一家量子硬件提供商。韦伯解释称，对公司而言，主要重点将是持续改进其硬件，以构建能提供优势的量子计算机。
"[尽管该项目正在进行]，我们的量子硬件将持续开发、推进和改进。在某个时候，我确信我们将在早期硬件上运行某些内容，但这并非本项目的主要重点，"他说。
"我们专注于构建真正大规模的机器，以产生非常实质性的影响，我们不相信这些第一代设备——无论是谁的，不仅仅是我们的——能够在提供该影响方面发挥作用，除非在某些非常小众的情况下，某些巧妙技术将带给我们令人兴奋的成果。"
"这些第一代设备更多处于学习工具的范畴——使用它们、理解它们的行为、运行用例的原理验证演示，但不提供最终答案。"
未来光明，但尚未到来
目前，治愈子宫内膜异位症的项目仍处于早期阶段。通用量子公司正在组织一些初步研讨会，并建立感兴趣的参与方网络，以更好地理解他们的问题。该项目相关人员也正在编制文件和报告，以帮助估算完成项目所需的资源及预期成果的可行性。
韦伯解释道，还有大量工作在量子领域之外并行进行，包括通用量子公司开发对当前药物设计状态的理解。
对于治愈子宫内膜异位症这一特定项目，韦伯承认不太可能在公司的第一代硬件上取得成果，但在三到五年内，"无论具体时间如何"，随着硬件变得更加先进，这将使通用量子公司处于实现进展的最佳位置。
这是因为，正如他所解释的，量子算法的艰苦工作和对硬件期望的理解将已经到位，使相关方能够比从未启动此类项目更快地利用该技术。
"许多内容将在一个具体时间段内提供，但如目前定义的那样，这并非项目结束时的故事终点，"韦伯说。"到那时，我们将拥有这些要素，因此问题将变成将它们与足够高质量的硬件结合，以开始运行实际提供优势的实验，而这一过程将超越本项目的范围。"
【全文结束】
