Oamenii de știință au reușit să încarce, pentru prima dată, un genom real pe un computer cuantic. Nu e vorba de un experiment teoretic – ci de un virus real, al hepatitei D, tradus într-un limbaj pe care îl poate procesa o mașină cu 156 de qubiți.
Totul s-a întâmplat în cadrul competiției internaționale Quantum for Bio, un program care încearcă să forțeze limitele calculului cuantic în medicină.
Echipa de la Wellcome Sanger Institute a luat genomul virusului HDV – aproximativ 1.700 de nucleotide de ARN circular, suficient de mic pentru a fi manipulat, dar suficient de complex pentru a pune probleme serioase – și l-a transformat într-un format compatibil cu procesorul IBM Heron.
Cum depășim limitele codului genetic binar?
De ce nu poți pur și simplu „copia” un genom într-un computer cuantic? Pentru că literele genetice (A, C, G, T/U) nu au nimic în comun cu stările cuantice ale qubiților. Informația trebuie rescrisă din temelii, tradusă într-un cod pe care algoritmii cuantici îl pot desluși.
Odată convertit, însă, genomul poate fi analizat într-un mod complet diferit față de calculul clasic. Cercetătorii nu s-au oprit aici. Pe același hardware cuantic, au demonstrat și alte funcții genomice:
alinierea fragmentelor de ADN, asamblarea pangenomurilor, construirea arborilor filogenetici pentru a urmări relațiile evolutive.
Fiecare dintre aceste operații poate deveni mult mai eficientă atunci când este procesată cuantic, mai ales acolo unde metodele clasice – inclusiv Inteligența Artificială – încep să se blocheze.
„Când lucrăm cu pangenomuri, informația seamănă cu un labirint complicat”, explică Sergii Strelchuk, coordonatorul echipei de la Universitatea Oxford. „Noi dezvoltăm algoritmi cuantici care pot găsi mai eficient traseele optime acolo unde computerele clasice se blochează.”
Poate tehnologia cuantică descifra enigmele genetice?
Virusul hepatitei D a fost ales tocmai pentru această combinație: dimensiunea redusă, dar importanța medicală majoră. Transmis prin sânge sau fluide infectate, provoacă infecții hepatice severe.
În același timp, structura sa circulară și complexă îl face un test ideal pentru a vedea dacă tehnologia cuantică poate face față provocărilor reale.
Pe termen lung, acest tip de abordare ar putea revoluționa modul în care monitorizăm bolile infecțioase, identificăm mutații genetice sau înțelegem bolile rare.
Pangenomurile – baze de date care adună variațiile genetice ale mai multor indivizi – sunt considerate domeniul cu cel mai mare potențial, deoarece complexitatea lor explodează pe măsură ce se adaugă noi date. Specialiștii sunt însă onești: aplicațiile practice nu sunt încă la colț.
Mai sunt ani buni până când un astfel de sistem va ajuta la un diagnostic în timp real.
Scopul acum este să construiască platforme care să le permită cercetătorilor să combine calculul clasic și cel cuantic – și să transforme laboratorul într-un loc unde, într-o bună zi, un labirint genetic să nu mai fie o enigmă de nerezolvat.
