Квантовые технологии в здравоохранении: анализ кейсов и перспектив
https://doi.org/10.25881/18110193_2025_1_6
Аннотация
Использование квантовых технологий открывает новые возможности для разработки лекарственных средств, улучшения качества диагностики, защиты медицинской информации и персональных данных, повышения эффективности принятия врачебных решений. Целью исследования являлось изучение перспектив развития и применения квантовых технологий в сфере здравоохранения. Для достижения цели выполнен анализ отдельных кластеров квантовых технологий, имеющих максимальные перспективы коммерческого применения в здравоохранении; построен патентный ландшафт рассматриваемой технологической области; подготовлен обзор созданных на основе квантовых технологий рыночных продуктов для здравоохранения. Показано, что максимальное развитие в сфере здравоохранения получили квантовые сенсоры, квантовые вычисления и квантово-устойчивые решения кибербезопасности. Количество созданных технических решений в рассматриваемой технологической области, получивших патентную охрану, составляет более 6,5 тысяч, из которых 3,5 тысячи поддерживаются.
В качестве ключевых бенефициаров использования квантовых технологий в здравоохранении предлагается рассматривать, прежде всего, фармацевтические компании и биотехнологические стартапы, которые могут сократить время моделирования и тестирования лекарств, повысить точность прогнозирования побочных эффектов лекарственных средств и взаимодействия лекарственных препаратов за счет использования квантовых вычислений, ускорить анализ больших данных и оптимизировать протоколы клинических исследований.
Ключевые слова
Об авторах
О. С. Кобякова
ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России
Россия
Россия
д.м.н.
Москва
О. А. Ерёмченко
ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России
Россия
Россия
Москва
А. А. Канев
ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России
Россия
Россия
Москва
Н. Г. Куракова
ФГБУ «ЦНИИОИЗ» Минздрава России
Россия
Россия
д.б.н.
Москва
Список литературы
1. Скорочкин А. Квантовая готовность: ждет ли бизнес новая технологическая революция // Форбс. 28.10.2024. Доступно по: https://www.forbes.ru/mneniya/523766-kvantovaa-gotovnost-zdet-li-biznes-novaa-tehnologiceskaa-revolucia. Ссылка активна на 01.11.2024.
2. Global Quantum Technology [Internet]. EPIC; 2024. Available at: https://epic-photonics.com/market_reports/quantum-technology/#:~:text=The%20total%20market%20value%20for,to%20%24650M%20in%202030.
3. Quantum Technology Monitor [Internet]. McKinsey; 2024. Available at: https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/business%20functions/mckinsey%20digital/our%20insights/steady%20progress%20in%20approaching%20the%20quantum%20advantage/quantum-technology-monitor-april-2024.pdf. Accessed Nov 11, 2024.
4. Исследование «Рексофт Консалтинг»: объем рынка квантовых вычислений в России к 2040 году может превысить 250 млрд рублей [интернет]. Рексофт Консалтинг, 26.08.2024. Доступно по: https://www.reksoft.ru/blog/2024/08/26/reksoft-consulting-quantum-computing-research. Ссылка активна на 01.11.2024.
5. Mushtaque A. 16 Most Advanced Countries in Quantum Computing [Internet]. Yahoo Finance; 2023 Dec 6. Available at: https://finance.yahoo.com/news/16-most-advanced-countries-quantum-131132253.html. Accessed Nov 11, 2024.
6. Fedorov AK, Gelfand M. Towards practical applications in quantum computational biology. Nature Computational Science. 2021; 1: 114-119. doi: 10.1038/s43588-021-00024-z/
7. Watts DP, Bordes J, Brown JR, et al. Photon quantum entanglement in the MeV regime and its application in PET imaging. Nature Communications. 2021; 12: 2646. doi: 10.1038/s41467-021-22907-5.
8. Ruzycka-Ayoush M, Kowalik P, Kowalczyk A, et al. Quantum dots as targeted doxorubicin drug delivery nanosystems in human lung cancer cells. Cancer Nanotechnology. 2021; 12: 8. doi: 10.1186/s12645-021-00080-0.
9. Harishankar R, Muppidi S, Osborne M, et al. Security in the quantum computing era. IBM Institute for Business Value. 2023 Jan 25. Available at: https://www.ibm.com/downloads/cas/EZEGKEB5. Accessed Nov 11, 2024.
10. Solenov D, Brieler J, Scherrer JF. The Potential of Quantum Computing and Machine Learning to Advance Clinical Research and Change the Practice of Medicine. Mo Med. 2018; 115(5): 463-467.
11. Dilsizian SE, Siegel EL. Artificial intelligence in medicine and cardiac imaging: harnessing big data and advanced computing to provide personalized medical diagnosis and treatment. Curr Cardiol Rep. 2014; 16(1): 441. doi: 10.1007/s11886-013-0441-8.
12. Quantum computing in healthcare market [Internet]. Market US; 2023. Available at: https://market.us/report/quantum-computing-in-healthcare-market/#:~:text=Global%20Quantum%20Computing%20in%20Healthcare%20Market%20size%20is%20expected%20to,period%20from%202023%20to%202033. Accessed Nov 11, 2024.
13. Цифровые технологии [интернет]. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. Доступно по: https://digital.gov.ru/ru/activity/directions/878. Ссылка активна на 01.11.2024.
14. Национальная стратегия [интернет]. ИИ РФ. Доступно по: https://ai.gov.ru/national-strategy. Ссылка активна на 01.11.2024.
15. Гурбанмырадова Л., Имамова Г., Гылыджов М., Мяхремгулыйев Йе. Будущее квантовых вычислений: революционные изменения в различных отраслях // Всемирный ученый. – 2024. – Т.1. – Вып. 25.
16. Кабарухин А.П., Камалиденов К.Ш., Култазин Н.М., Ангапов В.Д. Перспективы использования квантовых компьютеров // Наука и образование сегодня. – 2022. – С.31-37.
17. Раткин Л.С. Квантовые коммуникации и квантовые технологии для мониторинга качества медицинского обслуживания и моделирования процессов в сфере демографии // Россия: тенденции и перспективы развития. – 2022. – С.981-982.
18. Квантовые технологии для медицины. Новые подходы в вычислениях, защите данных и сенсорике [интернет]. РКЦ; 2024. Доступно по: https://cdnweb.roscongress.org/upload/medialibrary/51b/qoj849o65fbxhslly3l9l5xvaz3wd1ha/FBT_12_02_2024_V2.pdf?170774935322904136. Ссылка активна на 01.11.2024.
19. Nielsen MA, Chuang IL. Quantum Computation and Quantum Information: 10th Anniversary Edition. Cambridge: Cambridge University Press; 2010.
20. Peruzzo A, McClean J, Shadbold P, et al. A variational eigenvalue solver on a photonic quantum processor. Nature Communications. 2014; 5: 4213. doi: 10.1038/ncomms5213.
21. Optimizing clinical trial site performance: A focus on three AI capabilities [Internet]. IBM. 2023 Aug 7. Available at: https://www.ibm.com/think/topics/clinical-trial-optimization-ai. Accessed Nov 11, 2024.
22. Pioneering quantum computing in R&D [Internet]. Accenture. Available at: https://www.accenture.com/us-en/case-studies/life-sciences/quantum-computing-advanced-drug-discovery. Accessed Nov 11, 2024.
23. Toshiba, ToMMo, Tohoku University Hospital, and NICT Link Quantum Security and Personal Authentication, Successfully Deliver Secure Personalized Healthcare Use Case [Inetrnet]. NICT, 2022 Dec 28. Available at: https://www.nict.go.jp/en/press/2022/12/28-1.html. Accessed Nov 11, 2024.
24. Collaboration with Microsoft on our innovative MRI approach yields major gains, offering promise of earlier disease diagnosis [Internet]. Case Western Reserve University. Available at: https://case.edu/mrf. Accessed Nov 11, 2024.
25. Investigating the application of near-term quantum computing techniques to addressing operational healthcare use cases important to NHS health and care provision [Internet]. National Quantum Computing Center. Available at: https://www.nqcc.ac.uk/investigating-the-application-of-near-term-quantum-computing-techniques-to-addressing-operational-healthcare-use-cases-important-to-nhs-health-and-care-provision. Accessed Nov 11, 2024.
26. Shams M, Choudhari J, Reyes K, et al. The Quantum-Medical Nexus: Understanding the Impact of Quantum Technologies on Healthcare. Cureus. 2023; 15(10): e48077. doi: 10.7759/cureus.48077.
27. Qiskit: The software for quantum performance [Internet]. IBM. Available at: https://www.ibm.com/quantum/blog/quantum-software-vision. Accessed Nov 11, 2024.
28. Release notes for the Quantum Development Kit (QDK) and Azure Quantum [Internet]. Microsoft, 2024 Sep 13. Available at: https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/release-notes. Accessed Nov 11, 2024.
29. Explore Quantum AI [Internet]. Google. Available at: https://quantumai.google. Accessed Nov 11, 2024.
30. IonQ Aria: Practical Performance [Internet]. IonQ, 2024 Jan 18. Available at: https://ionq.com/resources/ionq-aria-practical-performance. Accessed Nov 11, 2024.
31. Honeywell Quantum Solutions [Internet]. Honeywell. Available at: https://www.honeywell.com/us/en/company/quantum. Accessed Nov 11, 2024.
32. Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences [Internet]. IBM, 2021 Mar 30. Available at: https://newsroom.ibm.com/2021-03-30-Cleveland-Clinic-and-IBM-Unveil-Landmark-10-Year-Partnership-to-Accelerate-Discovery-in-Health-care-and-Life-Sciences. Accessed Nov 11, 2024.
33. Moderna and IBM to Explore Quantum Computing and Generative AI for mRNA Science [Internet]. IBM, 2023 Apr 20. Available at: https://newsroom.ibm.com/2023-04-20-Moderna-and-IBM-to-Explore-Quantum-Computing-and-Generative-AI-for-mRNA-Science. Accessed Nov 11, 2024.
34. Fedorov AK, Akimov AV, Biamonte JD, et al. Quantum technologies in Russia. Quantum Science and Technology. 2019; 4(4). doi: 10.1088/2058-9565/ab4472.
35. Park J, Shin B. Conceptualizing digital sanctions as a new type of economic sanctions in the digital era: Digital-related sanctions measures against Russia and their consequences. Journal of Eurasian Studies. 2023. doi: 10.1177/18793665231217303.
Рецензия
Для цитирования:
Кобякова О.С., Ерёмченко О.А., Канев А.А., Куракова Н.Г. Квантовые технологии в здравоохранении: анализ кейсов и перспектив. Врач и информационные технологии. 2025;(1):6-21. https://doi.org/10.25881/18110193_2025_1_6
For citation:
Kobyakova O.S., Eremchenko O.A., Kanev A.A., Kurakova N.G. Quantum technologies in healthcare: analysis of cases and perspectives. Medical Doctor and Information Technologies. 2025;(1):6-21. (In Russ.) https://doi.org/10.25881/18110193_2025_1_6
Просмотров:
261
Послать статью по эл. почте 