How can quantum technologies be applied in healthcare, medicine and the life sciences?

Flöther, Frederik F.; Griffin, Paul

doi:10.1017/qut.2023.1

Cited by 8 publications

(9 citation statements)

References 48 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The principles of quantum mechanics are not just useful for computational purposes but are also employed to achieve quantum-safe communication and quantum sensors with unprecedented sensitivities, where securing medical data and measuring biological signals are key applications respectively (Flöther and Griffin, 2023) Public fascination Quantum computing, with its counterintuitive foundations, has sparked public interest with many people looking to learn more about and enter the field, schools and universities offering new courses, and medical fields being reimagined (Flöther, forthcoming) 6 Frederik F. Flöther System One, 2022; uptownBasel opens first quantum computer hub for commercial use in Switzerland, 2022) to help practitioners tackle problems with a quantum state of mind. In healthcare, there has been much discussion about the journey towards precision medicine and the quadruple aim (better health, lower costs, enhanced patient experiences, and improved healthcare practitioner work lives) (Bodenheimer and Christine, 2014).…”

Section: Progress Of Other Quantum Technologiesmentioning

confidence: 99%

“…Recently, the possibilities of quantum computing have increasingly sparked research interest in other fields as well. This is evidenced by clinical and medical proof-of-concept studies, which have seen a remarkable growth over the last years in conjunction with the exploration of use cases in healthcare (Flöther et al, 2022a), medicine (Maniscalco et al, 2022), and life sciences (Flöther et al, 2022b).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

The state of quantum computing applications in health and medicine

Flöther

2023

Res. dir. Quantum technol.

View full text Add to dashboard Cite

Quantum computing hardware and software have made enormous strides over the last years1. Questions around quantum computing’s impact on research and society have changed from “if” to “when/how”. The 2020s have been described as the “quantum decade”, and the first production solutions that drive scientific and business value are expected to become available over the next years. Medicine, including fields in healthcare and life sciences, has seen a flurry of quantum-related activities and experiments in the last few years (although medicine and quantum theory have arguably been entangled ever since Schrödinger’s cat2). The initial focus was on biochemical and computational biology problems3,4,5,6,7,8; recently, however, clinical and medical quantum solutions have drawn increasing interest. The rapid emergence of quantum computing in health and medicine necessitates a mapping of the landscape. In this review, clinical and medical proof-of-concept quantum computing applications are outlined and put into perspective. These consist of over 40 experimental and theoretical studies from the last few years. The use case areas span genomics, clinical research and discovery, diagnostics, and treatments and interventions. Quantum machine learning (QML) in particular has rapidly evolved and shown to be competitive with classical benchmarks in recent medical research. Near-term QML algorithms, for instance, quantum support vector classifiers and quantum neural networks, have been trained with diverse clinical and real-world data sets. This includes studies in generating new molecular entities as drug candidates, diagnosing based on medical image classification, predicting patient persistence, forecasting treatment effectiveness, and tailoring radiotherapy. The use cases and the applied algorithms are summarized. In addition, this review provides an outlook on medicine in the quantum era. There has been much discussion about healthcare’s journey towards precision medicine and the quadruple aim (better health, lower costs, enhanced patient experiences, and improved healthcare practitioner work lives)9. While a range of technical and ethical challenges remain, quantum computing is poised to become a key enabler for advancing towards the holy grail: keeping people healthy through proactive medical care and guidance at the level of an individual.

show abstract

Section: Progress Of Other Quantum Technologiesmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The state of quantum computing applications in health and medicine

Flöther

2023

Res. dir. Quantum technol.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Квантові економічні алгоритми перевершують класичні аналоги за параметрами та дозволяють аналізувати проблеми з використанням сучасних квантових генераторів та обговорюються вченими Daniel Guijo; Victor Onofre; G. Bimbo; Samuel Mugel; Daniel Estepa; Xabier De Carlos; Ana Adell; A. Lojo; J. Bilbao; R. Orús [1]. Frederik F. Flöther узагальнив варіанти використання алгоритмів і надав погляд на медицину у квантову еру, включаючи технічні й етичні проблеми [2]. Martin Giles звертається до вчених США, Китаю, Європи, які змагаються у створенні мереж телепортації; визначає, що масштабування мереж є актуальним науково-інженерним завданням.…”

Section: аналіз досліджень та публікаційunclassified

“…Джерело: складено автором на основі [1,2,3,4] Квантове обчислення відкриває новітні перспективи у фінансовому світі, дає вектор розвитку новим фінансовим інструментам та послугам, покращує традиційні методи контролю ризиків. Квантовий алгоритм оперативно обробляє та аналізує великі обсяги даних у складних фінансових операціях, оптимізує портфелі потенціалів, утворює ціну та управляє ризиками.…”

Section: рис 1 сфери впливу квантової економіки на діяльність за вект...unclassified

Технологічні Інновації Епохи Квантової Економіки

КОРЖ

2023

Development Service Industry Management

View full text Add to dashboard Cite

У статті розглядається вплив квантових технологій на сучасний економічний розвиток. Для досягнення мети проаналізовано головні напрямки у квантових технологіях, квантовій обчислювальній техніці, квантовій криптографії та зв'язках, які революціонізують обробку даних та створюють нові умови захисту. Розглянуто характеристики квантової економіки як основи подальших технологічних революцій, які глобально реформують окремі галузеві системи та глобальну систему економічного розвитку. У ході дослідження приділяється увага до опису властивостей квантової технології та практичного підходу до застосування, що розпочався з початку XX століття. Результат дослідження рекомендується для подальших наукових розробок при ухваленні інноваційних рішень у квантовій економіці. Висновком дослідження є квантова економіка як початок новітньої епохи технологічного розвитку, що надає перспективи та передбачає прорив реалізації законів природи, дозволяє створити новітні товари, послуги, бізнес-моделі. У висновках пропонується глобальне партнерство, узгоджені дії урядів, бізнесу та наукової спільноти, що набувають ключового значення для створення безпечного квантового майбутнього та сталої економіки. Нові методи вирішення завдань недоступні класичним комп'ютерним технологіям, генерують ресурси в умовах великих даних та квантового обчислення, що характеризуються високим рівнем динамізму та новизни.

show abstract

“…Other potential applications in various fields, such as industry, finance and life sciences, have also been widely discussed [30][31][32][33][34][35][36][37][38][39]. In particular, NP problems in bioinformatics are expected to be solved efficiently by quantum optimization [40].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

VRP Assembler: haplotype-resolvedde novoassembly of diploid and polyploid genomes using quantum computing

Chen,

Huang,

Sun

et al. 2023

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Precision medicine's emphasis on individual genetic variants highlights the importance of haplotype-resolved assembly, a computational challenge in bioinformatics given its combinatorial nature. While classical algorithms have made strides in addressing this issue, the potential of quantum computing remains largely untapped. Here, we present the VRP assembler: a novel approach that transforms this task into a vehicle routing problem, a combinatorial optimization problem solvable on a quantum computer. We demonstrate its potential and feasibility through a proof of concept on short synthetic diploid and triploid genomes using a D-Wave quantum annealer. To tackle larger-scale assembly problems, we integrate the VRP assembler with Google's OR-Tools, achieving a haplotype-resolved assembly across the human major histocompatibility complex (MHC) region. Our results show encouraging performance compared to hifiasm with the phasing accuracy first approaching the theoretical limit, underscoring the promising future of quantum computing in bioinformatics.

show abstract

How can quantum technologies be applied in healthcare, medicine and the life sciences?

Abstract: Quantum technologies, including computing, communication/security and sensing, have significantly advanced over the last years. Industry-specific applications are now being intensely researched and healthcare, medicine and the life sciences represent one of the focus areas.

Cited by 8 publications

References 48 publications

The state of quantum computing applications in health and medicine

The state of quantum computing applications in health and medicine

Технологічні Інновації Епохи Квантової Економіки

VRP Assembler: haplotype-resolvedde novoassembly of diploid and polyploid genomes using quantum computing

Contact Info

Product

Resources

About