Giriş
Kuantum fiziği, yaygın olarak kullanılan klinik teknolojilerden gelişmekte olan hesaplama ve algılama paradigmalarına ve ayrı ayrı olarak, zihin ve bilinç hakkındaki daha spekülatif önerilere kadar uzanan bir spektrumda tıp ile kesişmektedir. Uygulamalı kesişim, sağlık hizmetleri genelindeki ufuk taramasının 116 “kuantum teknolojisi” tanımladığı tanı ve görüntüleme teknolojilerinde açıkça görülmektedir; manyetoensefalografi (MEG), kuantum noktaları ve SQUID tabanlı cihazlar beyin haritalama, görüntüleme ve kardiyak tanılama için sıklıkla kullanılmaktadır ve tanılama, bu taramada tanımlanan kullanımların %54'ünü temsil etmektedir[1]. Aynı ufuk taraması, kuantum hesaplama (%28) ve kuantum noktalarının (%24) en yaygın uygulama kategorileri olduğunu ve bu teknolojilerin %27'sinin, özellikle kişiselleştirilmiş tıp ve görüntüleme tanısı için AI içerdiğini bildirmektedir[1].
İkinci bir kesişim hattı mekanistiktir: çeşitli incelemeler, “yaşam için gerekli süreçlerin” (örneğin, solunum komplekslerinde elektron tünelleme, metabolik enzimlerde proton bağlı transfer, fotosentezde koherans ve radikal sinyalizasyonundaki spin dinamikleri) “doğuştan kuantum mekaniksel” olduğunu ve dolayısıyla elektronik ölçekli fiziği potansiyel olarak klinik fenotiplere bağladığını savunmaktadır[2]. Üçüncü bir hat ise kavramsal ve teoriktir; burada bazı yazarlar bilinci ve kesin algıyı açıkça kuantum ölçüm problemine ve karar ile algı için önerilen bir mekanizma olarak kuantum durum indirgenmesine bağlamaktadır[3].
Temel ortak yönler
Kuantum fiziği ve tıp arasındaki ortak bir temel, klinik fenomenler makroskobik olsa bile, klinik olarak değerli sinyallerin ve müdahalelerin genellikle moleküler, atomik veya atom altı ölçeklerde ortaya çıkmasıdır ve birden fazla inceleme “nano ölçekli parçacıkları” ve “atom altı” kuantum ilkelerini biyomedikal cihazlara ve biyomedikal hipotezlere açıkça bağlamaktadır[4, 5]. Sağlık odaklı birkaç inceleme, kuantum hesaplamanın bilgiyi klasik bitlerden temelden farklı şekillerde temsil etmek için kübitleri ve kuantum fenomenlerini (süperpozisyon ve dolanıklık) kullanarak klasik hesaplamadan ayrıldığını vurgulamakta ve bunu moleküler simülasyon ve tanılama gibi alt biyomedikal uygulamalar için kolaylaştırıcı temel olarak ele almaktadır[6].
Ölçüm ve koherans da kesişen temalardır, çünkü hem tanılama hem de kuantum cihazları, gözlemin sinyalleri nasıl etkilediğinin dikkatli bir şekilde yönetilmesini gerektirir. Bir inceleme, bir kuantum sistemini ölçmenin “kaçınılmaz olarak onu bozduğunu” belirtmekte ve bunu, ölçümün neden olduğu saptanabilir anomaliler aracılığıyla dinlemeyi algılayabilen bir güvenlik ilkel değeri olarak kuantum anahtar dağıtımını motive etmek için kullanmaktadır[7]. Algılama ve tanılamada, bir başka inceleme koherans süresini duyarlılığın doğrudan bir belirleyicisi olarak çerçevelemekte ve elmastaki NV merkezlerinin oda sıcaklığında koheransı koruyabildiğini, bunun da nöronal veya biyomoleküler sinyallerle ilgili zayıf manyetik alanların tespitini mümkün kıldığını vurgulamaktadır[8].
Son olarak, birçok yazar dekoheransı ve “sıcak, ıslak ve gürültülü” biyolojik ortamları, kuantum modellerini canlı sistemlere bağlamak için çözülmesi gereken merkezi bir köprü problemi olarak ele alırken, aynı zamanda biyolojik işlevler genelindeki kuantum açıklamalarına ilişkin kanıtların kuantum biyolojisini ayrı bir çalışma alanı olarak motive ettiğini savunmaktadır[4].
Uygulamalı ve teknolojik kesişimler
Kuantum fiziği ve tıp arasındaki en güçlü ve en yakın ortak zemin, ya doğrudan kuantum fenomenlerinden yararlanan (örneğin, MRI'daki spin fiziği, kuantum görüntülemedeki foton istatistikleri) ya da sağlık hizmetleri iş akışlarını iyileştirmek için kuantum hesaplama/algılama kullanan teknolojilerde yatmaktadır. Literatür ayrıca, bu teknolojilerin tanı desteği, kişiselleştirme ve hesaplamalı hızlandırma etrafında kümelendiğini göstermektedir; bu durum, tanılamanın tanımlanan kuantum-sağlık teknolojilerine hakim olduğunu ve kuantum hesaplama ile kuantum noktalarının özellikle yaygın uygulama türleri olduğunu gösteren ufuk tarama sonuçlarıyla tutarlıdır[1].
Tıbbi görüntüleme
Tıbbi görüntüleme, klinik tanı ve tedavi planlamasının temel taşı olarak tanımlanmaktadır ve birden fazla inceleme, görüntüleme hızını, çözünürlüğünü ve sinyal kalitesini iyileştirmek için kuantum fenomenlerinden nasıl yararlanıldığını açıkça açıklamaktadır[9]. Görüntüleme odaklı bir inceleme, “spin tabanlı kuantum ilkelerinin MRI operasyonunun temelini oluşturduğunu” belirtmekte ve ayrıca kuantum kontrolündeki ilerlemelerin netliği artırabileceğini ve tarama süresini azaltabileceğini, görüntüleme performansını relaksasyon mekanizmalarına ve sinyal-gürültü iyileştirmelerine bağlayarak çözünürlüğü artırırken tarama süresini azaltabileceğini savunmaktadır[9]. Aynı inceleme külliyatı, PET'i kuantum optiği için bir sınır olarak tanımlamakta ve PET görüntülemede milimetre altı çözünürlük elde etmek için dolanık foton çiftlerini ve foton sayısı çözen dedektörleri kullanan deneysel çalışmaları bildirmektedir[9].
Daha geniş anlamda kuantum görüntüleme, klasik optikten daha yüksek çözünürlük, kontrast ve sinyal-gürültü oranı elde etmek için dolanıklık ve foton korelasyonlarından yararlanmak ve görüntülemeyi anatomik yapıların ötesine, gerçek zamanlı metabolik süreçlere ve moleküler etkileşimlere genişletmek olarak tanımlanmaktadır[8]. Bu çerçeveleme, doğruluğu korurken maruziyeti en aza indirmek ve çoklu foton girişimi ve dolanık ışık durumlarını kullanan kuantum süper-çözünürlük yaklaşımları da dahil olmak üzere, görünür ışığa şeffaf olan yumuşak dokuların veya biyomoleküllerin görselleştirilmesini sağlamak gibi klinik hedeflerle doğrudan bağlantılıdır[8].
Kuantum algılama
Kuantum sensörleri, “gelişmiş performans için kuantum özelliklerini uygulayarak” daha fazla hassasiyet ve daha yüksek uzamsal çözünürlük sunabildikleri için gelişmiş biyomedikal ölçüme giden bir yol olarak konumlandırılmaktadır; bu durum daha sonra beyinden ve kalpten gelen manyetik sinyallerin daha hassas lokalizasyonu gibi tıbbi hedeflerle eşleştirilmektedir[10]. Giyilebilirlik ve klinik pratiklik defalarca vurgulanmaktadır; bunlar arasında küçük sensör dizilerine (örneğin nötr atomlara veya elmas kusurlarına dayalı) sahip hafif kasklar veya kemerler için öneriler ve daha fazla geliştirmenin kriyojenik veya korumalı odalar olmadan ortam koşullarında çalışmayı mümkün kılabileceği iddiası yer almaktadır[10]. Yakın vadeden uzun vadeye geçiş anlatısı da belirgindir; bir inceleme, moleküler analiz için araştırma biyogörüntüleme, spektroskopi ve mikroskopide yakın vadeli uygulamalar ve tıbbi görüntüleme/tanı ve ilaç etkinliği analizinde daha uzun vadeli uygulamalar öngörmektedir[10].
NV-merkezi algılama, klinik olarak ilgili kuantum algılamanın bir örneği olarak defalarca vurgulanmaktadır çünkü NV merkezleri oda sıcaklığında koheransı koruyabilir ve literatürün nöronal manyetik sinyallere ve hatta biyomoleküler ölçekli tespite bağladığı zayıf manyetik alanlar için kuantum biyosensörleri olarak kullanılabilir[8]. Bu aynı çerçeveleme, NV manyetometrelerinin laboratuvar modellerinde beyin benzeri manyetik aktiviteyi haritalamak için kullanıldığı ve NV merkezlerinin, mevcut görüntülemenin izin verdiğinden daha erken malignite tespitini mümkün kıldığı iddia edilen, tümör hücrelerine atfedilen anormal metabolik modelleri veya manyetik anomalileri tanımlayabildiği iddiası dahil olmak üzere onkoloji ve nörobilim kullanım vakalarına bağlanmaktadır[8].
Kuantum hesaplama ve kuantum makine öğrenimi
Birden fazla anket ve anlatı incelemesinde kuantum hesaplama, özellikle ilaç keşfi, genomik, kişiselleştirilmiş tıp ve Monte Carlo doz hesaplaması ile tedavi planı optimizasyonu gibi radyoterapi optimizasyon görevlerinde “klasik bilgisayarlar için aşılmaz” olarak tanımlanan hesaplama zorluklarını çözebileceği için tıp ile ilgili olarak çerçevelenmektedir[6]. Birçok yazar bunu açıkça kübit düzeyi özelliklere dayandırmakta, kübitlerin süperpozisyon ve dolanıklıktan yararlanabildiğini ve dolayısıyla belirli formülasyonlarda klasik bitlerden kat kat daha fazla bilgiyi temsil edebildiğini belirtmektedir; bu, biyomedikal veriler için moleküler simülasyon ve örüntü tanımadaki potansiyel avantajları motive etmek için kullanılmaktadır[6, 11].
“Genomik, klinik araştırma ve keşif, tanı, tedaviler ve müdahaleler” genelinde kavram kanıtlama aşamasındaki klinik ve tıbbi kuantum hesaplama uygulamaları bildirilmektedir ve bir inceleme, kuantum makine öğreniminin hızla geliştiğini ve tıbbi problemlerin küçültülmüş versiyonlarında klasik kıyaslamalarla rekabet edebileceğini savunmaktadır[12]. Aynı inceleme, bu yörüngeyi proaktif, bireyselleştirilmiş rehberliğe dair daha uzun vadeli bir vizyona bağlarken, aynı zamanda veriye erişilebilirlik, klinisyen desteği almak için açıklanabilirlik ve hasta mahremiyeti gibi klinik benimseme için pratik ön koşulları vurgulamaktadır[12].
Görüntüleme odaklı QML incelemelerinde motivasyon, artan tarama hacimleri ve klinisyen eksikliği ortamında daha hızlı ve daha doğru teşhisler için klinik baskı olarak çerçevelenmekte ve hibrit kuantum-klasik modeller, MRI ve EEG'de daha iyi sinyal işleme taleplerine bir yanıt olarak sunulmaktadır[13]. Bu makaleler, 5-kübit donanım veya simülatörler üzerinde uygulanan Alzheimer hastalığı şiddet derecelendirmesi için bir QML sınıflandırıcısı, bir yarışma veri setinde geleneksel EEGNet'ten daha iyi performans gösteren kuantumla geliştirilmiş EEG modelleri (QEEGNet) ve klasik rekonstrüksiyon yöntemlerinin artefaktlarını azaltmayı amaçlayan kuantum CT rekonstrüksiyon algoritmaları dahil olmak üzere somut örnekler bildirmektedir[13].
QML anketleri ayrıca, tıbbi iş yüklerinin hastalık sınıflandırması için otomasyon desteğini motive ettiği belirtilse bile, çoğu tıbbi QML çalışmasının kuantum donanımının erken gelişim aşamasına ve kuantum işlemcilerin sınırlı erişilebilirliğine atfedilen bu sınırlama nedeniyle hala gerçek kuantum donanımı yerine simülatörlerde gerçekleştirildiğini vurgulamaktadır[14]. Tamamlayıcı QML literatürü hem vaatleri hem de kısıtlamaları vurgulayarak, kuantum SVM'ler, QCNN'ler ve varyasyonel kuantum devrelerinin yüksek boyutlu tıbbi görüntüleme görevleri için araştırıldığını belirtirken, aynı zamanda gerçek cihazlardaki pratik engeller olarak çorak platolara ve NISQ gürültüsüne, sınırlı kübit sayılarına ve yüksek hata oranlarına işaret etmektedir[15].
Kuantum noktaları ve fotonik cihazlar
Kuantum noktaları, kuantum hapsinin yüksek parlaklık ve kararlılıkla belirli dalga boylarında optik emisyona yol açtığı nano ölçekli yarı iletken parçacıklar olarak defalarca tanımlanmaktadır ve bu özellik, optik görüntüleme ve tanılamadaki değerlerini haklı çıkarmak için kullanılmaktadır[9]. Özel QD incelemeleri, yüksek çözünürlüklü hücresel ve biyomoleküler görüntüleme ve hedeflenmiş ilaç iletimi için kolaylaştırıcı yetenekler olarak ayarlanabilir floresan, yüksek kuantum verimi ve membran penetrasyonunu vurgularken, uzun vadeli kararlılık, toksisite, çevresel etki ve biyobirikimin, geliştirilmiş biyouyumluluk ve yüzey modifikasyonu yoluyla hafifletilmesi gereken temel translasyonel riskler olduğu konusunda da uyarmaktadır[16].
Hasta başı tanıda (POC), QDs “büyük absorpsiyon katsayıları, ayarlanabilir emisyon spektrumları ve geliştirilmiş fotokararlılık” nedeniyle floresan raportörler olarak konumlandırılmakta ve saptama sınırlarını düşürerek ve boyuta göre ayarlanabilen emisyon dalga boyları aracılığıyla mültekslemeyi (multiplexing) sağlayarak mikroakışkanlar ve yanal akış immünolojik testlerinde hızlı tanı performansını iyileştirdiği tanımlanmaktadır[17]. Bu POC uygulamaları, seçici floresan okumaları için antikor konjuge QDs, bazı test şeritlerinde sub-ng/mL viral antijen tespiti ve laboratuvar yüklerini hafifletebilen ve klinik kararları hızlandırabilen kısa geri dönüş süreleri (genellikle yarım saatin altında) gibi örneklerle klinik operasyonlara bağlanmaktadır[17].
QD'lerin ötesinde, kuantum kademeli lazerler gibi fotonik kuantum cihazları, orta-IR ve terahertz kapsamı, penetrasyonu ve absorpsiyon spektrumları nedeniyle biyolojik dokulara iddia edilen uygunluğu ile termal olmayan teranostik taramalar için önerilmektedir; bunun yanı sıra patolojik dokular üzerindeki seçici etkinin minimal invaziv tanı ve tedaviyi destekleyebileceği iddia edilmektedir[18].
Kuantum kriptografi ve tıbbi veri güvenliği
Birçok inceleme, sağlık hizmetlerinin elektronik sağlık kayıtları ve teletıp iletişimleri dahil olmak üzere hasta verilerinin gizliliğine ve bütünlüğüne bağlı olması nedeniyle kuantum kriptografisinin klinik olarak ilgili olduğu durumunu ortaya koymaktadır[7, 19]. Kuantum anahtar dağıtımı, şifreleme anahtarlarının “mutlak güvenlik” ile değiş tokuş edilmesini sağlayan ve ölçümün kuantum sistemlerini bozması ve yakalanan iletimlerde saptanabilir anomalilere yol açması nedeniyle dinlemeyi algılayabilen bir yöntem olarak sunulmaktadır[7, 19]. Benimseme baskıları açıkça tanımlanmakta olup, bir anlatı incelemesi hastanelerin ve tıbbi tesislerin EHR'leri korumak için giderek daha fazla kuantum kriptografisini benimsediğini belirtmekte ve kuantum güvenli telekomünikasyonu uzaktan konsültasyonlar ve hayati hasta bilgilerinin değiş tokuşu için gizli ve kurcalamaya karşı korumalı olarak tanımlamaktadır[19].
Aşağıdaki tablo, temel uygulamalı kesişimleri ve incelenen kaynaklarda öncelikle sunulması hedeflenen klinik değer türlerini özetlemektedir.
Kuantum biyolojisi ve sağlık
Kuantum biyolojisi, kuantum fenomenlerinin (süperpozisyon, dolanıklık, tünelleme ve koherans dahil) özellikle klasik mekaniğin atomik/atom altı etkileşimler için yetersiz kalabileceği durumlarda, moleküler ve hücresel ölçeklerde biyolojik süreçleri etkileyip etkileyemeyeceğini araştıran yeni bir alan olarak sunulmaktadır[20]. Literatür belirli mekanistik adayları savunmaktadır: kuantum koheransının fotosentezde verimli enerji transferini desteklediği öne sürülmekte ve kuantum tünellemenin enzim katalizi sırasında proton transferinde rol oynadığı belirtilmekte, ayrıca bu tür kuantum ilkelerini anlamanın daha etkili ilaçların tasarımına bilgi sağlayabileceği iddia edilmektedir[20].
Daha açık bir translasyonel çerçeveleme, biyolojik sistemlerin tam anlamıyla “kuantum sistemleri” olduğunu ve birden fazla yaşam için gerekli sürecin (solunum komplekslerinde elektron tünelleme, metabolik enzimlerde proton bağlı transfer, fotosentezde koherans ve radikal sinyalizasyonundaki spin dinamikleri) doğuştan kuantum mekaniksel olduğunu savunan “kuantum biyotıp” incelemelerinde görülmektedir; böylece elektronik ölçekli fiziği klinik fenotiplere bağlayan mekanistik bir katman önermektedir[2]. Bu incelemeler ayrıca, klasik erişimin ötesindeki güçlü korelasyonlu elektronik problemleri hedefleyen kuantum yerleşik algoritmalara (VQE, QPE, QITE) vurgu yaparak ve algoritmalar ile algılama ilerlemeleri hassas ve translasyonel tıp için yeni araçlar olarak çerçevelense bile mevcut uygulamaların NISQ dönemi donanımıyla sınırlı olduğunu belirterek, kuantum biyolojisi gündemini kuantum teknolojilerine açıkça bağlamaktadır[2].
Bu alt literatürdeki temel bir sentez aracı, kuantum simülasyonlarını deneysel doğrulama ve çoklu omiks klinik verileriyle entegre ederek hastalık fenotiplerini yorumlamak ve redoks ve spin duyarlı terapötik hedefleri belirlemek için tanımlanan Kuantum-Deneysel-Klinik (QEC) hattıdır; buna kanser metabolizması, nörodejeneratif protein yanlış katlanması, immün/enflamatuar sinyalizasyon, bulaşıcı hastalık mekanizmaları ve ilaç keşfi için tartışılan uygulamalar dahildir[2]. Aynı çerçeve, kuantum sensörlerini (özellikle NV-merkezi tabanlı) hastalık biyolojisinin merkezi olarak tanımlanan manyetik alanlar, elektrik alanlar, sıcaklık ve redoks durumlarındaki dakika değişikliklerini tespit etmek için araçlar olarak açıkça konumlandırmakta ve yinelenen iş akışlarının moleküler simülasyonlardan hassas tıba geçişi hızlandırabileceğini savunmaktadır[2].
Daha geniş perspektifli bir inceleme, kuantum etkilerinin tarihsel olarak sıcak, ıslak ve gürültülü ortamlarda beklenen dekoherans nedeniyle canlı sistemlerde pek olası görülmediğini vurgulamakta, ancak çeşitli biyolojik işlevler genelindeki kanıtların kuantum biyolojisinin ortaya çıkmasına yol açtığını ve kuantum-klasik sınırlarının sağlık ve hastalık hakkındaki içgörüleri, kanser yönetimi hedefleri de dahil olmak üzere nasıl etkileyebileceğine dair klinisyenleri ilgilendiren soruları gündeme getirdiğini savunmaktadır[4].
Teorik ve felsefi ortak yönler
Kuantum-tıp sınırındaki bazı literatür, cihazlardan veya biyokimyasal mekanizmalardan ziyade zihin ve gözlem hakkındaki teorik iddialara odaklanmaktadır. Bir inceleme, kuantum mekaniğinin “bilinci barındırmak” için klasik mekanikten daha uygun olduğunu savunmakta ve kuantum durumu indirgenmeleri ile dalga fonksiyonu çökmesinin, nörolojik ağlar bilgiyi iletirken bilinçli kararların nasıl kesin sonuçlara dönüştüğünü fiziksel olarak temsil edebileceğini açıkça iddia etmektedir[3]. Aynı inceleme, bunu kuantum ölçüm problemine bağlayarak bilinç ve gerçekliği, neden kuantum süperpozisyonlarını bilinçli olarak algılamadığımız, bunun yerine kesin durumları veya konumları algıladığımız sorusu üzerinden ilişkilendirmekte ve bunu kuantum teorisi ile bilinçli algı arasında kavramsal bir köprü olarak sunmaktadır[3].
Aynı argüman hattı dahilinde yazarlar, nöronal topluluğun kuantum esintili açıklamalarının ve “tekil bir final durumuna” çöküşün, nörodejeneratif hastalık (örneğin Alzheimer hastalığı) sırasındaki nöral aktivite değişikliklerini tanımlamaya yardımcı olabileceğini ve bilinçli aktivitenin anestezik inhibisyonunun kuantum projeksiyonları ve öz durum (eigenstate) dili kullanılarak haritalanabileceğini öne sürerek potansiyel tıbbi etkiler önermektedir[3]. Bu öneriler, söz konusu incelemede tıp için potansiyel olarak sonuç doğurucu olarak sunulmakta ve öne sürülen teorinin “tıp alanı için muazzam etkileri olabileceği” belirtilmektedir[3].
Sentez
İncelenen literatür genelinde, kuantum fiziği ve tıbbı paylaşılan mekanizmalar, kısıtlamalar ve translasyonel hedefler aracılığıyla birbirine bağlayan ortak noktalar ortaya çıkmaktadır.
- Birincisi, birçok yazar kuantum fenomenlerini hem hesaplama hem de ölçüm için kolaylaştırıcı kaynaklar olarak ele almakta, kuantum hesaplama, kuantum algılama ve kuantum kriptografisinin kavramsal temeli olarak süperpozisyon ve dolanıklığı defalarca vurgulamakta ve bunları daha sonra ilaç keşfi, tanılama ve güvenli sağlık verisi değiş tokuşu ile eşleştirmektedir[1, 19].
- İkincisi, alan, elektronik ve spin ölçekli süreçlerin klinik olarak gözlemlenebilir fenotiplere bağlandığı “ölçekler arası köprü kurma” aspirasyonu ile birleşmiştir; bu durum, elektronik ölçekli süreçleri klinik fenotiplere bağlayan mekanistik bir katmanı tanımlayan ve simülasyonları, deneyleri ve çoklu omiks klinik verilerini birbirine bağlamak için entegre QEC translasyon hatları öneren kuantum biyotıp çalışmalarında açıkça belirtilmiştir[2].
- Üçüncüsü, literatür ölçüm, hassasiyet ve koheransı ortak operasyonel kısıtlamalar olarak çerçevelemektedir; koherans süresi kuantum biyosensörlerinde doğrudan tanısal hassasiyete bağlanmakta ve NV merkezlerindeki oda sıcaklığı koheransı klinik olarak ilgili manyetometriye giden pratik bir yol olarak ele alınmaktadır; kuantum görüntüleme ise dolanıklık ve foton korelasyonları yoluyla yüksek çözünürlüklü, düşük maruziyetli görüntülemeyi mümkün kılan bir yöntem olarak çerçevelenmektedir[8].
- Dördüncüsü, tekrarlanan bir hesaplamalı ortaklık, hedeflenen sağlık hizmeti görevlerinin çoğunun (moleküler simülasyon, kenetlenme (docking), genomik analitiği, doz planlaması) yüksek boyutlu ve optimizasyon ağırlıklı olmasıdır; yazarlar kuantum hesaplamanın değerinin, radyoterapi optimizasyonu ve Monte Carlo doz hesaplaması dahil olmak üzere bu görevler için simülasyon ve optimizasyonu hızlandırmakta veya iyileştirmekte yattığını defalarca savunmaktadır[6, 21].
- Beşincisi, kuantum ve klasik davranış arasındaki sınırın kendisi tıbbi açıdan ilgili bir araştırma sorusu olarak ele alınmaktadır, çünkü biyolojik ortamların dekoherans yoluyla koheren kuantum etkilerini zorladığı savunulurken, diğer incelemeler kuantum açıklamalarının belirli biyolojik fenomenlere daha iyi uyduğunu ve temel süreçler kuantum mekaniğini anlamlı bir şekilde kullanıyorsa tanı ve hastalık yönetiminde yeni yaklaşımlar açabileceğini savunmaktadır[4].
Sınırlamalar ve görünüm
Uygulamalı literatür genelinde tutarlı bir sınırlama, kuantum hesaplama donanımının büyük ölçüde deneysel kalması ve ilgi ve yatırım artsa, kavram kanıtlama gösterimleri genişlese bile, şu anda ilgili sağlık hizmeti sorularını geleneksel yüksek performanslı hesaplama ile rekabetçi bir şekilde çözmekten “yoksun” olmasıdır[11]. Cihaz gürültüsü, dekoherans, hata oranları, sınırlı kübitler ve ölçeklenebilirlik sorunlarının yanı sıra varyasyonel optimizasyon zorlukları (çorak platolar dahil) gibi algoritmik engelleri içeren NISQ dönemi kısıtlamaları da defalarca ön plana çıkarılmakta ve bunlar toplu olarak sağlam klinik iş yükleri için acil konuşlandırmayı sınırlamaktadır[15, 22].
Özellikle QML için anketler, sınırlı erişim ve erken donanım olgunluğu nedeniyle birçok tıbbi QML deneyinin hala gerçek donanım yerine simülatörlere dayandığını bildirmektedir; bu da performans karşılaştırmalarının ve klinik ölçekli problemlere genellemenin aktif araştırma zorlukları olmaya devam ettiği anlamına gelmektedir[14]. Buna paralel olarak, klinik odaklı QC incelemeleri, translasyonun klinisyen güvenini oluşturmak için veri erişilebilirliği, açıklanabilirlik ve mahremiyet gibi teknik olmayan koşulları gerektireceğini vurgulamaktadır; bazı ilaç keşfi hattı incelemeleri ise klinik çalışma verilerinin karmaşıklığının ve katı mahremiyet gereksinimlerinin, güvenli veri entegrasyon çerçevelerini motive eden darboğazlar yarattığını eklemektedir[12, 23].
Kuantum algılama ve görüntülemede sunulan görünüm iyimser ancak geliştirme aşamasındadır; giyilebilir, ortam koşullarına uygun biyosensörlere ve çözünürlüğü artırırken maruziyeti en aza indirebilen ve moleküler ölçekli veya metabolik görüntülemeyi mümkün kılan kuantum görüntüleme yöntemlerine doğru öngörülen ilerleme, araştırma biyogörüntüleme ve spektroskopisinden klinik görüntüleme ve tanıya doğru aşamalı bir yol haritası ima etmektedir[8, 10]. Kuantum noktası translasyonunda, literatür tutarlı bir şekilde görüntüleme ve hasta başı potansiyelini toksisite ve biyobirikim endişeleriyle eşleştirmekte ve yüzey ligand değişimi ile kapsülleme stratejilerini biyouyumluluk ve güvenliği iyileştirmek için aktif yaklaşımlar olarak tanımlamaktadır; bu da malzeme mühendisliği ve düzenleyici değerlendirmenin klinik benimseme için belirleyici faktörler olacağını göstermektedir[16].
