Vírus sobe ao nível quântico: cientistas traduzem genoma viral para análise com computadores quânticos

Um marco na biologia quântica

Cientistas alcançaram um feito sem precedentes ao carregar o genoma de um vírus em um computador quântico, um passo significativo que promete avançar as tecnologias biológicas habilitadas por quantização. A pesquisa foi conduzida durante o desafio Quantum for Bio (Q4Bio), um programa internacional projetado para acelerar a aplicação do computação quântica na saúde humana.

Da genética à computação quântica

O genoma do vírus da hepatite D (HDV) foi codificado em um sistema alimentado pela unidade de processamento quântico Heron de 156 qubits da IBM. A realização marca a capacidade dos computadores quânticos de manipular dados genômicos reais, muito além de problemas teóricos.

Tradicionalmente, os genomas são armazenados como longas sequências de letras (A, C, G, T/U), enquanto os computadores quânticos operam com estados quânticos, representados por qubits. Para que a sequência de DNA pudesse ser processada, os cientistas do Wellcome Sanger Institute precisaram converter o genoma do HDV para um formato compatível com quantum, permitindo que algoritmos quânticos analisassem informações genéticas ao invés de apenas problemas hipotéticos.

Desafios e inovações

A equipe de pesquisa, liderada por Sergii Strelchuk, professor associado na Universidade de Oxford, afirmou que os computadores quânticos demonstram habilidade em resolver questões complexas, como as apresentadas pelos pangenomas, que são coleções de sequências genômicas de várias pessoas da mesma espécie. À medida que mais genomas são integrados, a complexidade combinatória aumenta, sobrecarregando recursos computacionais tradicionais. Os computadores quânticos podem representar e processar muitos padrões genéticos simultaneamente, aumentando a eficiência na comparação e busca em grandes volumes de dados.

O futuro da análise genômica

Com esta nova abordagem, pesquisadores esperam que análises genômicas mais rápidas e potentes possam facilitar o rastreamento de doenças infecciosas, aprimorar a compreensão de distúrbios genéticos raros e ajudar a identificar mutações causadoras de doenças. A inclusão do genoma do vírus da hepatite D em um computador quântico abre caminho para resolver problemas biológicos que os computadores clássicos não conseguiam enfrentar, conforme afirmado por James McCafferty, diretor de informação do Wellcome Sanger Institute.

Apesar do feito promissor, as aplicações práticas podem estar a anos de distância. O time deseja empacotar essas capacidades em um serviço utilizável, permitindo que a comunidade científica mais ampla possa carregar dados e escolher entre abordagens clássicas ou quânticas para enfrentar desafios computacionais.