IBM и Moderna открыли практический путь к симуляции сложных молекулярных структур за недели вместо месяцев классических вычислений. Гибридный подход квантово-классических алгоритмов уже выявил перспективные кандидаты для лечения рака толстой кишки, демонстрируя 1000-кратное усиление действия с текущей химиотерапией. Универсальность этого метода открывает возможность для всей фармацевтической индустрии.
Когда классический компьютер натыкается на стену
Представьте задачу: нужно просмотреть 36 миллиардов потенциальных химических соединений, найти те, которые могут остановить метастазирование рака толстой кишки, и сделать это быстрее, чем за пять лет классических расчётов. В течение более чем полувека фармацевтическая индустрия была в плену этой дилеммы. Поиск лекарства требовал либо громадных вычислительных мощностей, либо человеческой интуиции, подкреплённой удачей.
Эта дилемма теперь начинает разрешаться благодаря странной физике квантовых компьютеров.
Традиционные компьютеры обрабатывают биты (0 или 1). Квантовые — используют кубиты, которые благодаря суперпозиции существуют в обоих состояниях одновременно. Это позволяет им исследовать экспоненциально больше вариантов параллельно. Для молекулярной химии, где нужно оценить миллиарды конфигураций белков, это даёт неоспоримое преимущество.
Как выглядит практика: случай IBM и Moderna
В июле 2025 года Moderna и IBM опубликовали результат, который прежде казался невозможным: они использовали 80 кубитов квантового процессора IBM Heron для моделирования вторичной структуры последовательности мРНК из 60 нуклеотидов — самый длинный расчёт такого масштаба на квантовом компьютере. Это была не просто техническая демонстрация, а практический шаг на пути к ускорению разработки мРНК-лекарств.
Для Moderna эта работа решала реальную проблему: как быстро оптимизировать мРНК последовательности и липидные наночастицы для доставки? При классических подходах это требует месяцев вычислений. С помощью гибридного алгоритма, который комбинирует квантовые расчёты с классическим машинным обучением, время сокращается кратно.
Наша цель — не заменить классические вычисления квантовыми, а создать близкую к реальности квантово-активированную биотехнологическую систему, которая дополнит классические вычисления для конкретных узких мест в нашем рабочем потоке.— Алексей Галда, научный сотрудник Moderna
От теории к больным пациентам
Но самый впечатляющий результат пришёл из другой лаборатории. В Университете Колорадо исследователи Дэниел ЛаБарбера и Каролин Люгер запустили совместный проект с компанией IQM Quantum Computers для разработки лекарства от рака толстой кишки. Ключевая цель — белок CHD1L, который регулирует выживание раковых клеток при химиотерапии.
Квантовый компьютер получил библиотеку из 36 миллиардов потенциальных соединений и выдал кандидатов, которые затем были синтезированы и протестированы. Результаты потрясли: соединения, которые взаимодействовали с CHD1L, усиливали эффективность стандартной химиотерапии в 1000 раз в доклинических моделях. В 2022 году ЛаБарбера основал компанию Onconaut Therapeutics для разработки этих ингибиторов и недавно получил грант Национального института рака на 2,5 миллиона долларов.
Важно понимать: квантовые компьютеры выявляют кандидаты, но окончательная валидация происходит в лабораториях и клинических испытаниях. Процесс от компьютерной модели до одобренного лекарства занимает ещё 7-12 лет. Квантовые вычисления ускоряют начало этого пути, но не отменяют его.
Масштаб революции
Текущие проекты — это лишь авангард. Консалтинговая компания McKinsey прогнозирует, что к 2035 году квантовые вычисления в фармацевтике создадут от 200 до 500 миллиардов долларов стоимости. IBM уже встроила в свой «Quantum Network» более 20 фармацевтических и биотехнологических компаний, включая Moderna, Takeda и Algorithmiq.
Гибридный подход, который сейчас развивают IBM и партнёры, избегает утопии ожидания абсолютного квантового преимущества. Вместо этого он использует квантовые процессоры для решения конкретных вычислительно сложных подзадач — моделирование молекул, оптимизация структур, вероятностный поиск — в то время как классические суперкомпьютеры берут на себя остальное. Синергия оказывается куда более практичной, чем замена одной системы на другую.
Что происходит в краткосрочной перспективе (1-3 года)
Ожидается, что IBM продолжит публиковать всё более впечатляющие симуляции молекулярных структур по мере выхода нового оборудования (процессоры Osprey с 433 кубитами, Heron, Condor). Больше фармацевтических компаний присоединятся к IBM Quantum Accelerator. Появятся первые совместные статьи о моделировании белков среднего размера и оптимизации вакцинных формул.
Главное требование: продемонстрировать реальное преимущество на реальных задачах, которое можно измерить в сокращении времени и затрат, а не только в технических метриках.
Сценарии развития (к 2028 году)
Оптимистичный сценарий: Первые квантово-ускоренные лекарства-кандидаты входят в фазу II клинических испытаний. IBM выпускает облачный сервис «IBM Quantum Drug Discovery Suite» с предварительно обученными алгоритмами.
Реалистичный сценарий: Квантовые компьютеры окончательно интегрируются в фармацевтические воркфлоу как часть гибридной цепочки. Экономия времени находится в диапазоне 30-50% для определённых категорий задач. Начинается волна стартапов в квантовой биоинформатике.
Консервативный сценарий: Технологический прогресс замедляется из-за масштабирования квантового шума. Компании продолжают инвестировать в перспективу, но практических результатов становится меньше, чем ожидалось.
Что нужно отслеживать прямо сейчас
1. Ошибки квантовых процессоров — IBM публикует метрику Error per qubit (ошибок на кубит). Если она улучшается на 25-30% ежегодно, мы на траектории. Если нет, то квантовое преимущество отодвигается.
2. Количество кубитов с коррекцией ошибок — IBM обещает процессор Starling с полной коррекцией ошибок к 2029 году. Это будет критической вехой.
3. Первые молекулы на клинических испытаниях — следите за первыми объявлениями о лекарствах, найденных и оптимизированных с участием квантовых компьютеров. Это будет символической границей между исследованиями и коммерческой реальностью.
Отличие квантовых вычислений в фармацевтике от других quantum-проектов в том, что результаты уже измеримы в молекулах, которые синтезированы в лабораториях и показывают действие. Это не спекуляция — это наблюдаемая физика.
Практические идеи для разных типов заинтересованных лиц
Для фармацевтических компаний: Начните переговоры с IBM Quantum Network, даже если полного понимания квантовых вычислений нет. Компании, которые начнут сейчас, получат предлог для укрепления конкурентного преимущества в разработке.
Для инвесторов: Следите за компаниями вроде Onconaut Therapeutics (и подобным), которые используют квантовые компьютеры как часть R&D. Это может означать ускорение выхода кандидатов на рынок.
Для стартапов в биотехе: Если ваша задача связана с молекулярной оптимизацией, экраном или предсказанием структуры — квантовые компьютеры уже работают, и вы можете получить доступ к ним через облачные сервисы IBM за разумную цену.
Узнать больше
IBM Quantum Network & Drug Discovery: Официальная программа IBM Quantum с партнёрами в фармацевтике и биотехе. Предоставляет облачный доступ к квантовым процессорам и консультационную поддержку.
Moderna-IBM Case Study (июль 2025): Опубликованный результат симуляции мРНК-структур с использованием 80 кубитов.
Onconaut Therapeutics: Открытый пример компании, использующей квантовые вычисления для разработки CHD1L-ингибиторов. Получила грант NIH на 2,5 млн долларов.
Источники информации
Материал подготовлен на основе официальных публикаций IBM Quantum (июль–ноябрь 2025), пресс-релизов Moderna и CU Cancer Center, публикаций в Quantum Computing Report, Nature, IoT World Today и ACS Nano, аналитических отчётов Intuition Labs, McKinsey и исследований университетских центров. Данные актуальны на 11 ноября 2025 года.
