Nu we ons een lange tijd in isolatie hebben gezeten in de collectieve strijd van de wereld tegen de COVID-19-pandemie, is een van de dingen die u ongetwijfeld steeds weer hebt gehoord dat dit pas echt voorbij zal zijn als er een vaccin is.
De zoektocht naar een vaccin is echter een ingewikkeld proces dat voor de meesten van ons enorm abstract aanvoelt. Hoe maakt men een vaccin? Dat is geen vraag die we in dit artikel kunnen beantwoorden, en dat zullen we ook niet proberen. In plaats daarvan richten we ons op slechts één stuk van de jacht op een vaccin, een proces dat eiwitvouwing wordt genoemd, en hoe een andere uiterst gecompliceerde technologie – quantum computing – dit zou kunnen vereenvoudigen en de tijd die het in beslag neemt exponentieel zou kunnen verkorten.
Laten we beginnen met het voor de hand liggende: zowel quantum computing als eiwitvouwing zijn zeer wetenschappelijke, zeer wiskundige technologieën die doctoraalopleiding vereisen om ze echt te begrijpen. Onnodig te zeggen dat deze relatief eenvoudige samenvatting van hoe ze theoretisch zouden kunnen samenwerken een beetje aanvoelt als een chimpansee uit het ruimtetijdperk die je Project Mercury probeert uit te leggen – maar luister even naar ons.
Wanneer je een vaccin ontwerpt ben je in wezen op zoek naar een reeks eiwitten die in de juiste driedimensionale structuur zijn gevouwen die het virus kan tegengaan (antigenen). De fysieke structuur moet correct zijn om het eiwit correct te laten werken. Het proces van het vouwen heeft de slimme naam eiwitvouwen gekregen.
Dit proces vindt natuurlijk plaats, maar niet in het tempo dat we nodig hebben, dus we hebben een manier gecreëerd om dit alles te coderen en computers te gebruiken om het digitaal te verwerken. Het probleem is dat er letterlijk miljarden verschillende combinaties zijn die moeten worden geprobeerd voordat de juiste structuur wordt gevonden. En een van de beperkingen van moderne computers is de binaire manier waarop ze werken. Computers werken op bits. Bits kunnen een 1 OF een 0 zijn, waardoor de computer tot één gissing per keer wordt beperkt. Je begrijpt dat het zo een tijdje kan duren om de eiwitvouwcombinatie goed te krijgen.
Op dit moment zijn er verschillende groepen – sommige commerciële groepen, sommige van hacktivisten en crypto-gemeenschappen – die hun computermiddelen bundelen om het eiwitvouwproces te versnellen. Het is eigenlijk vergelijkbaar met hoe Bitcoin miners computermiddelen bundelen om blokken op te lossen en Bitcoin-beloningen te winnen.
En dat komt omdat eiwitvouwing vrij veel lijkt op het kraken van een cryptografische sleutel. U herinnert zich misschien dat GlobalSign Chief Product Officer, Lila Kee, een artikel heeft geschreven voor Forbes over hoe quantumcomputers in slechts enkele minuten cryptografische sleutels kunnen kraken.
Een kort fragment:
Quantumcomputers werken niet echt binair. Ze gebruiken geen bits. In plaats daarvan gebruiken ze iets dat een quantum bit of een qubit wordt genoemd. Een qubit kan, dankzij een quantumfysisch fenomeen bekend als superpositie, eigenlijk ZOWEL een 1 als een 0 tegelijk zijn ... Als een qubit zowel een 1 als een 0 kan zijn, kan het meerdere gissingen tegelijk doen. Een quantumcomputer van één qubit kan twee gissingen tegelijk doen. Een computer van twee qubit kan er vier maken. Drie qubits betekent acht … De computer wordt exponentieel krachtiger met elke qubit die je toevoegt.
Laten we dit nu toepassen op eiwitvouwing, een proces dat ook mogelijk miljarden gissingen vergt. Hoewel de berekening niet precies hetzelfde is – een 2048-bits RSA-sleutel en een eiwitketen zijn twee heel verschillende dingen – is de kracht die nodig is om deze uit te voeren identiek.
We praten voortdurend over quantum computing, maar op dit moment voelt het erg abstract aan omdat we nog niet eens echt zijn begonnen met het verkennen van alle nieuwe toepassingen ervan. Toch hebben we met COVID-19 een perfect voorbeeld van hoe quantum computing op een dag onze levens zou kunnen veranderen.
Het vinden van een vaccin voor het coronavirus is een proces dat – in het beste geval – 12 tot 18 maanden zal duren, gebaseerd op de meest recente schattingen. Een deel van die tijdlijn wordt direct toegeschreven aan de eiwitvouwing die moet plaatsvinden om de juiste driedimensionale vorm te vinden. Wat moderne computers maanden kan kosten om te voltooien, kunnen quantumcomputers in dagen of zelfs uren presteren.
Het is waar, we zijn nog jaren verwijderd van quantum-proof zijn. Maar als het zover is, heeft quantum computing het potentieel om een onschatbaar wapen te zijn in de strijd tegen de VOLGENDE pandemie.
