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Die Pharmaindustrie steht vor einem Problem, das mit herkömmlichen Computern allein zunehmend schwer zu lösen ist. Während Fortschritte in der Genomik, Biotechnologie und künstlichen Intelligenz beispiellose Mengen biologischer Daten erzeugen, suchen Arzneimittelentwickler nach neuen Möglichkeiten, Forschungszeiten zu verkürzen, Kosten zu senken und die Chancen auf erfolgreiche Therapien zu erhöhen.
Immer häufiger wird Quantencomputing dabei zu einem wichtigen Bestandteil dieser Diskussion.
Seit Jahrzehnten liegt die größte Herausforderung in der Arzneimittelentwicklung nicht im Mangel an wissenschaftlichem Ehrgeiz, sondern in der Komplexität der zugrunde liegenden Biologie. Die Entwicklung eines neuen Medikaments kann mehr als zehn Jahre dauern und unter Berücksichtigung gescheiterter klinischer Programme sowie Rückschläge in späten Entwicklungsphasen Investitionen in Milliardenhöhe erfordern. Trotz erheblicher Fortschritte bei künstlicher Intelligenz und Cloud-Computing sehen sich Pharmaunternehmen weiterhin mit enormen Rechenengpässen konfrontiert, wenn sie molekulare Wechselwirkungen modellieren, Toxizitäten vorhersagen oder vielversprechende Wirkstoffkandidaten identifizieren wollen.
Das Problem verschärft sich zunehmend. Forscher müssen riesige Bibliotheken von Molekülen, Proteinstrukturen und genomischen Datensätzen analysieren und dabei oft Millionen möglicher Kombinationen testen, bevor nur eine kleine Zahl von Kandidaten für Laboruntersuchungen ausgewählt wird. Klassische Computersysteme werden zwar immer leistungsfähiger, stoßen jedoch angesichts der enormen Komplexität der Chemie auf Quantenebene an ihre Grenzen.
Genau deshalb bereiten sich führende Pharmaunternehmen bereits auf die nächste Generation des Computings vor.
Im Gegensatz zu konventionellen Rechnern verarbeiten Quantencomputer Informationen mithilfe sogenannter Qubits, die gleichzeitig mehrere Zustände annehmen können. Theoretisch ermöglicht dies Quantencomputern, eine enorme Anzahl möglicher molekularer Konfigurationen parallel zu untersuchen. Dadurch eignen sie sich besonders für Aufgaben in den Bereichen Chemie, Materialwissenschaften und Wirkstoffentwicklung.
Aktuelle Analysen von McKinsey gehen davon aus, dass Quantencomputing in den kommenden Jahrzehnten einen Wert von mehreren Hundert Milliarden Dollar für die Life-Sciences-Branche schaffen könnte. Die Studie hebt insbesondere die Fähigkeit von Quantencomputern hervor, Berechnungen auf Grundlage der Gesetze der Quantenphysik durchzuführen und dadurch das Verhalten von Molekülen mit einer Präzision zu simulieren, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu erreichen ist.
Die Pharmaindustrie experimentiert bereits heute mit diesen Möglichkeiten.
IBM und Moderna haben hybride Ansätze aus Quanten- und klassischem Computing zur Modellierung von mRNA-Strukturen untersucht. AstraZeneca arbeitet gemeinsam mit Amazon Web Services, IonQ und NVIDIA an quantengestützten Workflows für die computergestützte Chemie. Gleichzeitig erforschen Unternehmen wie Boehringer Ingelheim, Merck KGaA, Amgen und Biogen, wie Quantentechnologien molekulare Simulationen, Proteinanalysen und die Auswahl neuer Wirkstoffkandidaten verbessern können.
Dabei verändert sich auch die kommerzielle Wahrnehmung des Quantencomputings.
Über viele Jahre konzentrierte sich die Branche auf das ferne Ziel der "Quantum Supremacy" - also den Zeitpunkt, an dem Quantencomputer klassische Systeme bei wichtigen Aufgaben deutlich übertreffen. Heute gehen jedoch viele Experten davon aus, dass die ersten kommerziellen Durchbrüche durch hybride Architekturen erzielt werden, die künstliche Intelligenz, Hochleistungsrechner und Quantenoptimierung miteinander verbinden.
Die Wirkstoffforschung gilt zunehmend als eines der vielversprechendsten Einsatzgebiete dieses hybriden Ansatzes.
Quantencomputer werden die bestehende IT-Infrastruktur voraussichtlich nicht ersetzen. Vielmehr dürften sie klassische Systeme ergänzen, indem sie hochspezialisierte Aufgaben wie das Screening von Molekülen, Proteinsimulationen oder Struktur-Wirkungs-Analysen beschleunigen. Künstliche Intelligenz ist zwar äußerst effektiv bei der Erkennung biologischer Muster und der Verarbeitung großer Datenmengen, stößt jedoch weiterhin an Grenzen, wenn es um bestimmte Wechselwirkungen auf Quantenebene geht, die für Chemie und Arzneimittelentwicklung von zentraler Bedeutung sind.
Quantencomputing könnte helfen, genau diese Lücke zu schließen.
Forscher gehen zudem davon aus, dass Quanten-Machine-Learning künftig die Planung klinischer Studien und die Vorhersage von Patientenreaktionen verbessern könnte. In einigen Fällen könnten Quantensysteme hochwertige molekulare Daten erzeugen, die KI-Modelle stärken und eine leistungsfähige Rückkopplungsschleife zwischen beiden Technologien schaffen.
Für Investoren erweitert diese Entwicklung die Chancen weit über Unternehmen hinaus, die reine Quantenhardware entwickeln.
Die meisten Pharmaunternehmen haben nicht das Ziel, selbst zu Spezialisten für Quantencomputing zu werden. Benötigt werden vielmehr Plattformen, die Quantentechnologien in bestehende Forschungsumgebungen integrieren können, ohne dass internes Fachwissen in Quantenphysik oder Informatik erforderlich ist.
Dadurch entsteht die Nachfrage nach einer neuen Infrastrukturebene.
SuperQ Quantum Computing (ISIN: CA86848C1086) positioniert sich genau in diesem entstehenden Marktsegment. Anstatt direkt mit großen Hardwareentwicklern zu konkurrieren, entwickelt das Unternehmen ein hardwareunabhängiges Ökosystem, das Quantensysteme, künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechner innerhalb einer einheitlichen Umgebung orchestrieren soll.
Die Plattform Super sowie die kürzlich angekündigte Architektur Super OS sollen den Zugang zu fortschrittlichen Rechenkapazitäten vereinfachen, indem Unternehmen über eine einzige Benutzeroberfläche auf verschiedene Quanten- und klassische Systeme zugreifen können. Gerade für Branchen wie die Pharmaindustrie, deren Rechenanforderungen stetig steigen, während Expertenwissen im Bereich Quantencomputing rar bleibt, könnte diese Vereinfachung zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Die übergeordnete Strategie des Unternehmens spiegelt einen breiteren Branchentrend wider. Pharmaunternehmen interessieren sich weniger für den Besitz eigener Quantenhardware als vielmehr für die Beschleunigung der Wirkstoffentwicklung, die Steigerung der Forschungsproduktivität und die Verkürzung der Entwicklungszeiten. In öffentlichen Stellungnahmen hat SuperQ-Gründer und Vorstandsvorsitzender Muhammad Ali Khan wiederholt betont, dass fortschrittliche Rechenleistung kommerziell zugänglich gemacht werden müsse, anstatt ausschließlich Forschungslaboren vorbehalten zu bleiben.
Diese Botschaft deckt sich eng mit den Prioritäten der Pharmabranche.
Das Gesundheitswesen vereint viele der Eigenschaften, die Quantencomputing wirtschaftlich attraktiv machen: enorme Rechenanforderungen, hohe Forschungskosten und starke finanzielle Anreize selbst für kleine Effizienzsteigerungen. Bereits geringfügige Fortschritte in der frühen Wirkstoffforschung könnten die Entwicklungskosten deutlich senken und die Produktivität der gesamten Branche erhöhen.
Vollständig fehlertolerante Quantencomputer dürften zwar noch einige Jahre entfernt sein. Viele Branchenbeobachter sind jedoch überzeugt, dass das Gesundheitswesen zu den ersten Sektoren gehören könnte, die von praktischen Anwendungen des Quantencomputings profitieren.
Mit der Weiterentwicklung hybrider Computersysteme könnte das Rennen um neue Medikamente künftig nicht nur von Durchbrüchen in der Biologie, sondern ebenso von Fortschritten in der Rechenleistung abhängen. Für Unternehmen, die die Software und Infrastruktur entwickeln, welche künstliche Intelligenz, Supercomputing und Quantentechnologien miteinander verbindet, könnte das Potenzial weit über das Labor hinausreichen.
Quellen
https://www.wallstreet-online.de/nachricht/20943882-quantencomputing-kommerzielle-durchbruch-arzneimittelforschung-und-superq-quantum-zugang-vereinfachen
https://www.mckinsey.com/industries/life-sciences/our-insights/the-quantum-revolution-in-pharma-faster-smarter-and-more-precise
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SuperQ Quantum Computing Inc.
Land: Kanadisch / ISIN: CA86848C1086
https://www.superq.co
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