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Qu'est-ce que l'informatique quantique en santé?

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Qu'est-ce que l'informatique quantique en santé?

En septembre dernier, Google a franchi une étape importante dans le domaine de l’informatique quantique en construisant une machine capable de réaliser une tâche en 200 secondes alors qu’il faudrait normalement environ 10 000 ans à un supercalculateur classique. Il est certain que le domaine a suscité beaucoup d’intérêt, notamment parce que de grands industriels lancent leurs propres équipes et services. Des entreprises telles qu’IBM, Google, Honeywell et des start-ups comme IonQ ouvrent un accès commercial à leurs premiers dispositifs d’informatique quantique. De grandes initiatives d'informatique quantique aux États-Unis, en Europe, en Chine, à Singapour et en Russie investissent dans la recherche sur les qubits afin que d'ici la fin de 2020, plusieurs types d'ordinateurs quantiques soient disponibles via des services cloud hébergés par des sociétés comme Amazon et Microsoft.

Comment fonctionne l’informatique quantique?

La physique quantique décrit la structure et les interactions qui se produisent au niveau atomique. En d’autres termes, c’est l’étude des lois qui régissent toutes les particules microscopiques comme les électrons, les photons et les atomes.

Les ordinateurs classiques codent les informations en bits, chacun pouvant être un 0 ou 1. Ce paradigme sous-tend la technologie qui fait fonctionner les smartphones ou les supercalculateurs les plus puissants que nous connaissons. Pourtant, avec seulement 2 états possibles pour chaque bit, il y a des limites à la quantité de données qu'un nombre donné de bits peut gérer, faisant de certains types de calculs un véritable défi.

En revanche, les ordinateurs quantiques codent les informations en bits quantiques, ou qubits, dont chacun peut être une combinaison arbitraire de 0 et 1 simultanément. En tant que tel, une seule particule peut stocker de nombreuses informations à la fois. Un bit quantique a donc une identité plus fluide, non-binaire, avec une certaine conversation d’être nul et une certaine déclaration d’être un. «En d’autres termes, son identité est sur un spectre», déclare le Dr Shohini Ghose, physicien quantique et professeur de physique et d’informatique à l’Université Wilfrid Laurier.

En ce qui concerne les applications de cette technologie, Christopher Monroe, physicien à l'université du Maryland, membre de l'institut quantique conjoint et membre de l'académie nationale des sciences déclare à propos des ordinateurs quantiques qu '«ils promettent de résoudre des problèmes qui sont hors de portée des machines conventionnelles, et d'accélérer la modélisation des réactions chimiques dans les batteries ou la conception de médicaments, voire des simulations de flux d'informations dans les pantalons noirs. »

Comment l’informatique quantique peut-elle être appliquée à la santé?

L’informatique quantique dans le drug design

Même avec des supercalculateurs, décrire et calculer avec toutes les propriétés quantiques de tous les atomes d'une molécule ainsi que concevoir et analyser des molécules pour le développement de médicaments est un défi. En fait, la nature est faite de particules dont les mécanismes sont réalisés par la physique quantique. De même, nos cerveaux et les médicaments que nous recherchons sont également basés sur la physique quantique et peuvent donc être simulés avec précision sur des ordinateurs quantiques. En effet, puisque les ordinateurs quantiques fonctionnaient en utilisant les mêmes propriétés quantiques que les molécules qu'ils essaient de simuler, la conception des médicaments peut être plus précise et à l'avenir, conduire à des traitements pour des maladies qui ne sont pas encore aujourd'hui comme l'Alzheimer ou certains types de cancer. Comme le dit Richard Feynman, lauréat du prix Nobel et leader de la physique quantique: «La nature n'est pas classique, bon sang, et si vous voulez faire une simulation de la nature, vous feriez mieux de la faire de la mécanique quantique ».

L’informatique quantique dans la médecine personnalisée

À l'avenir, les cliniciens pourront intégrer un grand nombre d'ensembles de données inter-fonctionnelles dans leurs modèles de facteurs de risque des patients, leur permettant, par exemple, de déterminer l'effet de la pollution sur les antécédents médicaux. un patient. De plus, comme les algorithmes quantiques commencentont à détecter des modèles dans le comportement d'un patient, ils pourront produire des recommandations ciblées et peut-être. Dans le cas des patients cancéreux, l’informatique quantique, grâce à ses capacités de traitement de données améliorées, pourrait identifier le protocole de chimiothérapie approprié plus rapidement et avec un niveau de personnalisation plus élevé.

Associés à l’intelligence artificielle et aux jumeaux numériques, les ordinateurs quantiques utilisés aux médecins d’adapter leurs traitements aux spécifications exactes d’un patient. De plus, chaque approche thérapeutique pourrait d’abord être précisément modélisée et simulée sur des jumeaux virtuels avant d’être administrée aux patients. Bien que cela semble assez futuriste à première vue, la base d’un grand accès à l’informatique quantique est déjà disponible et utilisée aujourd’hui.

L’informatique quantique pour sécuriser l’accès aux données de santé

Les ordinateurs quantiques sont particulièrement efficaces pour crypter les informations. En tant que tels, ils représentent une excellente occasion de mettre en place des systèmes d’information sanitaire plus sûrs et plus sécurisés. En effet, avec le nombre croissant de violations de données de santé et le volume de dossiers médicaux exposés chaque année, les patients sont préoccupés par la confidentialité de leurs données personnelles. On peut affirmer que certaines des techniques de chiffrement et d’anonymisation utilisées aujourd’hui pour protéger les données de santé sensibles et identifiables sont obsolètes et peuvent être facilement piratées.

À première vue, l’informatique quantique n’aide pas, car elle possède de puissantes capacités pour casser les méthodes de chiffrement actuelles. À titre d’exemple, sur la plupart des plates-formes utilisées aujourd’hui, les données sont cryptées à l’aide d’une technique appelée RSA. Cet algorithme de cryptographie asymétrique développé en 1977 est élargi pour échanger des données confidentielles sur Internet. Pour décrypter les données, il faut trouver, pour un nombre donné, les nombres premiers qui le constituant. Par exemple, si le nombre est 21, il peut être divisé en 7 et 3. Mais les nombres utilisés pour crypter les données sont beaucoup plus grands. Si le nombre donné est composé de 100 chiffres, trouver les nombres premiers qui le constituant devient très compliqué pour un ordinateur classique, mais pas pour un ordinateur quantique.

Bien que les ordinateurs quantiques promettent de casser les algorithmes de cryptage actuels, ils pourront également créer de nouveaux. En effet, ces outils seront utilisés pour construire des canaux de communication entre entités qui ne peuvent pas être corrompus, garantissant la sécurité des flux de données personnelles. Les ordinateurs quantiques ne sont pas simplement une version plus puissante de nos ordinateurs actuels. Ils travaillent avec une technologie complètement différente, basée sur une compréhension scientifique et approfondie du monde quantique. Dans un avenir proche, ils débloqueront davantage de connaissances sur la biologie et les sciences de la vie, permettent aux chercheurs de comprendre le monde de manière plus précise, de simuler la nature et les structures moléculaires et de découvrir de meilleurs médicaments. Les ordinateurs quantiques ont le potentiel d’avoir un impact sur de nombreux aspects de la vie d’un patient, de l’accès à des traitements personnalisés révolutionnaires pour sécuriser les dossiers médicaux.



Traduction de l’article de Anca Petre : Article Original

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