本源量子利用量子计算探索新冠病毒检测方案

1.

前言

新药物开发一直是人类社会关注的焦点，也是现代先进计算平台最重要的应用领域之一。据统计，市场上80%以上的新药物研发都是借助超级计算平台完成的。

量子计算作为未来先进计算重要的发展方向，将有望助力新一代药物研发，引爆一次新的计算科技和生物医药革命！

本源量子与瀚海博兴（本源量子计算产业联盟OQIA合作伙伴）联合攻关，基于量子计算平台，共同开发出系列特异性识别病毒的胶体金试剂盒—新冠病毒（C0VID-19）抗原免疫直检试剂盒、抗原抗体混检试剂盒等产品。该系列产品可有效辅助核酸检测，克服周期长、操作复杂、对检验场地、人员要求高的痛点；有效解决血清学抗体检测发现时间晚，部分免疫缺陷人员无法检出等痛点。

目前该系列试剂盒已取得欧盟CE认证，并进入中国商务部出口白名单。

2.

量子计算赋能加速

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。在生物科技领域，由于其并行计算和叠加特性，量子计算可以极大地扩展人们对分子结构和特性进行模拟的能力。通过大规模的分析和机器学习，量子计算可以更好地帮助人们阐明基因表达，探索具体的突变产生的奥秘。

“从本质上看，在药物和疫苗研发过程中，如果人们能利用计算机准确地计算出分子的性质，并预测出分子在特定情况下的行为，那么就能加快发现治疗方法的过程。”以色列量子计算初创公司 Quantum Machines 量子硬件工程师拉蒙·斯慕克（Ramon Szmuk）表示，在这一点上，量子计算机要远远优于经典计算机。

当前各国竞争加剧，量子计算机研发的不断加深，量子计算时代正在接近！

通过量子应用系统探索量子计算具体的应用场景已成为行业发展的趋势。越来越多的研究机构和公司纷纷布局生物医药、新材料的量子模拟和算法开发。

2018年，日本JSR药业公司携手IBM量子计算团队共同致力于量子计算在新药物研发算法的开发和应用。去年9月，全球首款量子计算机应用软件——本源量子化学应用系统ChemiQ正式亮相，成为我国首个针对量子化学和药物研发的算法应用程序。今年1月，腾讯量子实验室负责人张胜誉表示将在包括人工智能、物理、化学、制药和材料等领域进行持续探索。今年3月，加拿大D-Wave系统公司就为冠状病毒研究人员免费提供其量子计算云服务，推进新冠药物研发进程。

3.

量子算法可快速模拟病毒结构

瀚海博兴（安徽瀚海博兴生物技术有限公司）作为医药开发中的高新技术企业，一直深耕于新药研发。去年9月11日，瀚海博兴加入本源量子计算产业联盟OQIA，与本源量子共同致力于量子计算在生物大分子改构、蛋白质定向进化等领域的研发推进工作。

此次疫情全球爆发之际，瀚海博兴和本源量子联合攻关，不仅开发出多株高特异、高亲和力抗新冠病毒S蛋白和N蛋白的全人抗体、纳米羊驼抗体和兔抗体，而且进一步根据量子化学算法进行抗体亲和力改造、空间位阻改造等实现抗体优化。

本源开发的量子算法可以对病毒结构进行模拟以及对药物靶点进行排序，优化组合和筛选等，ChemiQ就是本源开发的针对化学分子结构和动力学演化进行量子模拟的一个量子算法程序软件包，可用于模拟计算化学分子在不同键长下对应的能量。

借助该量子算法程序软件包，联合攻关团队对新冠病毒的化学分子结构和动力学演化进行量子模拟。

4.

未来

目前药物研发过程中的一个主要问题是高度依赖于经验。在与瀚海博兴联合攻关的这项研发项目中，仅仅用了12天的时间，就用新技术绘制出了新型冠状病毒的外部‘突刺’蛋白。而艾滋病病毒(HIV)进行类似的结构分析花了四年时间。

未来，可能需要几十年的时间，才能制造出能够模拟蛋白质大小的分子的足够大的量子计算机，但当这样的计算机出现时，它将意味着制药和化学工业运作方式的彻底变革。

量子计算可以为海量数据的并行计算（性能）带来指数级别的提升。一旦有新的流行病出现，科学家们或许就可以在几天内识别并开发出一种潜在的疫苗或药物。

本源量子和瀚海博兴等量子计算产业联盟企业将继续为量子计算在各行业的应用不懈努力，探索更多可能!

为加速量子计算技术开发，探索量子计算应用落地，培养量子计算生态圈，推动量子计算技术服务惠及国人。本源量子于2018年建立本源量子计算产业联盟（Origin Quantum Industry Alliance），在2019年12月正式揭牌。

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