Definitie

Quantum computing beschrijft de opkomende beweging van kwantumcomputers. Een traditionele computer maakt gebruik van zogenaamde bits, een symbool of signaal dat 0 of 1 als waarde kan hebben. Deze bits worden gebruikt om digitale informatie op te slaan en te verwerken. Een kwantumcomputer, daarentegen, maakt gebruik van qubits, die naast 0 of 1 ook 0 én 1 tegelijk kunnen zijn. Dit wordt een ‘superpositie van staten’ genoemd. Daarnaast maken kwantumcomputers gebruik van ‘kwantumverstrengeling’. Dit betekent dat de informatie op qubit a ook nog in relatie staat met de informatie op qubit b. Deze twee principes maken dat kwantumcomputers exponentieel sneller kunnen rekenen dan traditionele computers. Dit biedt kansen voor de gezondheidszorg, waarbij de rekenkracht of snelheid van traditionele computers een beperkende factor zijn [1-3].

Toepassingen & voordelen

Kwantumcomputers bieden meer rekenkracht voor het doorworstelen van databases. Daardoor is het bijvoorbeeld mogelijk om de eerste stadia van medicijnontwikkeling sneller te doorlopen [4, 5]. Ook kunnen kwantumsensoren in MRI’s in de nabije toekomst preciezere beeldvorming faciliteren [6]. Daardoor kijken radiologen naar slechts enkele moleculen in plaats van het gehele lichaam of een heel lichaamsdeel [6]. Quantum computing biedt de mogelijkheid om een beter plan voor bestraling van kankercellen te bepalen, waardoor de schade aan omringende weefsels wordt beperkt [7]. Ook het gehele genoom kan sneller in kaart worden gebracht [3].

De techniek ondersteunt ook andere technologische bewegingen. Een crossover-toepassing van nanotechnologie en quantum computing is de bio-barcode assay, waarbij gouden nanodeeltjes met unieke kwantumeigenschappen worden gebruikt om actieve immuuncellen in beeld te brengen [6, 8]. Deze toepassing kan het screenen op specifieke aandoeningen, bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer of prostaatkanker, vergemakkelijken. Tot slot is er een belangrijke rol voor kwantumcomputers weggelegd in smart analytics; met name op het gebied van machine learning is de mogelijkheid om veel parallelle rekenprocessen tegelijk uit te voeren cruciaal [9].

Markt

De markt voor kwantumcomputers is sterk in opkomst. Naar verwachting is deze 495 miljoen USD waard in 2023, na een jaarlijkse groei van 24% sinds 2017 [10, 11]. Na initiële scepsis over de toepasbaarheid van kwantumcomputers zijn de eerste prototypen inmiddels gereed en begeven zich de eerste commerciële toepassingen zich op de markt. Er is zelfs een online kwantumcomputersimulator beschikbaar [12].

Drijvers

De groei van de quantum computing markt wordt gedreven door meerdere ontwikkelingen, waaronder:

• De toepasbaarheid van kwantumcomputers neemt toe door technologische ontwikkelingen in soft- én hardware [13-16].
• Er investeren steeds meer commerciële bedrijven in de ontwikkeling van praktisch toepasbare kwantumcomputers [5, 17, 18].
• De digitalisering van de samenleving en de gezondheidszorg zorgt voor ongekende hoeveelheden data. Daarnaast vragen ontwikkelingen op het gebied van blockchaintechnologie en geavanceerde cybersecurity-oplossingen om extra rekenkracht [19].

Nieuwe technologische mogelijkheden
Groeiende investeringen in zorgtechnologie
Groeiende beschikbaarheid (medische) data

Belemmeringen

Ondanks recente successen, prototypes en theoretisch bijna onbegrensde mogelijkheden lopen kwantumcomputers in de praktijk nog tegen uitdagingen aan. Voor de meeste potentiële taken zijn kwantumcomputers namelijk nog niet efficiënter dan conventionele computers. Algoritmen zijn complex en het kwantumprogrammeren staat nog in de kinderschoenen. Er worden specifieke vaardigheden van het technisch personeel gevraagd [9]. Daarnaast zijn er specifieke omstandigheden vereist voor een kwantumcomputer om optimaal te functioneren [20]. Een andere belemmering zijn de zorgen over wat bijna onbegrensde rekenkracht betekent voor privacy binnen ons huidige (zorg)systeem. Traditionele wachtwoorden en beveiligingen zijn snel gekraakt met kwantumcomputers. Dit vraagt om een beveiliging die quantum-proof is en wellicht een nieuwe manier om gegevens te versleutelen [21, 22]. Ook vragen de ontwikkelingen om een ethische discussie over het intellectueel eigendom van een echte doorbraak [22].

Gebrek aan expertise
Onvolwassenheid van de toepassing
Steeds meer nadruk op privacy gevoeligheid

Conclusie

De ontwikkelingen op het gebied van quantum computing zijn mogelijk revolutionair, niet alleen voor de gezondheidszorg, maar in de maatschappij als geheel. Echter, er zijn nog hordes te nemen voordat kwantumcomputers toegankelijk zijn voor dagelijks gebruik in de gezondheidszorg. Voorlopig is het nog het domein van onderzoekers, al betreden de eerste prototypen de markt. Uiteindelijk ondersteunt quantum computing de beweging naar krachtigere en snellere autonome systemen in zorg en welzijn.