Les ordinateurs quantiques peuvent-ils aider à développer de nouveaux médicaments ?
Les possibilités de cette technologie ont été étudiées par l'université de Vienne, Boehringer Ingelheim, BASF, Google, QC Ware et l'université de Toronto
Les ordinateurs quantiques ont des applications prometteuses. L'un des domaines d'application potentiels est la recherche et le développement assistés par ordinateur de nouveaux médicaments. Une équipe de l'université de Vienne, en collaboration avec des chercheurs* de Boehringer Ingelheim, BASF, Google, QC Ware ainsi que de l'université de Toronto, a examiné les possibilités de cette technologie dans un article de synthèse paru dans la revue Nature Physics.
"En théorie, les ordinateurs quantiques sont capables de prédire la structure électronique de n'importe quelle molécule sans avoir besoin d'appliquer des approximations incontrôlables", explique Leticia González, chimiste théorique à l'université de Vienne. "Avec les ordinateurs classiques, le temps de calcul augmente de manière exponentielle avec le nombre d'électrons de la molécule à simuler. Ainsi, le calcul devient impossible à partir d'une certaine taille. Grâce aux ordinateurs quantiques, cette barrière peut être surmontée, c'est-à-dire qu'il sera possible à l'avenir de modéliser des substances dont le calcul nécessiterait des siècles pour les ordinateurs classiques".
Le contexte est le suivant : l'une des questions centrales lors du développement de nouveaux médicaments est l'interaction du médicament avec la molécule cible dans le corps, qui influence l'apparition de la maladie. Les molécules cibles sont généralement des enzymes ou des récepteurs qui interagissent avec des hormones ou d'autres messagers chimiques de l'organisme. La force de l'interaction, appelée énergie de liaison, est déterminante pour l'efficacité du médicament. Outre les expériences classiques en laboratoire, on utilise aujourd'hui des méthodes de calcul de chimie quantique pour déterminer ou prédire cette énergie d'interaction.
Malgré d'énormes progrès, tant dans le domaine du matériel que dans celui des logiciels, le calcul exact par la mécanique quantique de l'énergie d'interaction de deux molécules sur des ordinateurs classiques reste un grand défi. En particulier pour les substances qui ont un ou plusieurs atomes de métal comme composant central, la description exacte des propriétés est presque impossible avec les ordinateurs classiques. Des représentants éminents de tels composés sont les cytochromes, qui jouent entre autres un rôle important dans la chaîne respiratoire. Dans certains médicaments antitumoraux également, on trouve souvent un atome de métal de transition comme composant décisif.
Depuis que le prix Nobel de physique Richard Feynman a proposé, dans les années 80 du siècle dernier, d'utiliser des ordinateurs quantiques pour simuler et calculer des systèmes de mécanique quantique, de nombreux progrès ont déjà été réalisés en vue d'utiliser un jour de manière routinière les ordinateurs quantiques pour des simulations physiques. L'un des domaines d'application les plus prometteurs est la chimie quantique, qui tente de prédire la structure et les propriétés des molécules sur la base exacte de la mécanique quantique.
Si les ordinateurs quantiques devaient un jour en être capables, cela représenterait un énorme progrès dans le développement de médicaments. De nombreuses étapes sont encore nécessaires, mais la collaboration entre les scientifiques de différentes disciplines telles que la pharmacie, la chimie, la physique et l'ingénierie, ainsi que la coopération entre les universités et l'industrie, accéléreront considérablement la recherche de nouveaux médicaments à l'aide d'ordinateurs quantiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Publication originale
Raffaele Santagati, Alan Aspuru-Guzik, Ryan Babbush, Matthias Degroote, Leticia González, Elica Kyoseva, Nikolaj Moll, Markus Oppel, Robert M. Parrish, Nicholas C. Rubin, Michael Streif, Christofer S. Tautermann, Horst Weiss, Nathan Wiebe, Clemens Utschig-Utschig; "Drug design on quantum computers"; Nature Physics, 2024-3-4
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