La simulation historique d'un complexe protéique de 12 635 atomes signale le passage de l'informatique quantique d'une technologie expérimentale à un outil scientifique viable pour la découverte de médicaments.
Des scientifiques d'IBM (NYSE : IBM), de la Cleveland Clinic et du RIKEN (Japon) ont simulé un complexe protéique de 12 635 atomes, la plus grande molécule jamais modélisée sur du matériel quantique. Cette prouesse, annoncée le 5 mai, utilise une approche hybride quantique-classique qui pourrait réduire les délais de développement des médicaments, lesquels s'étendent actuellement sur plus d'une décennie.
« Ce travail marque une avancée importante et souligne le rôle émergent de l'informatique quantique sur des systèmes pertinents pour la découverte de médicaments », a déclaré Kenneth Merz, Ph.D., auteur principal de l'étude et chercheur au département des sciences de la vie computationnelles de la Cleveland Clinic. « En franchissant la barrière des 12 000 atomes, nous avons considérablement élargi l'échelle des simulations moléculaires biologiquement significatives possibles avec l'informatique quantique. »
La simulation a été réalisée sur les processeurs Heron de 156 qubits d'IBM situés à la Cleveland Clinic et au RIKEN, utilisant jusqu'à 94 qubits et près de 6 000 opérations quantiques. Cette tâche a été coordonnée avec deux des superordinateurs classiques les plus puissants au monde, Fugaku et Miyabi-G. Le cadre de travail a permis de simuler une molécule environ 40 fois plus grande que ce que la même méthode pouvait gérer il y a seulement six mois, avec une précision des calculs clés améliorée jusqu'à 210 fois.
La recherche s'attaque directement à un goulot d'étranglement majeur des sciences de la vie : prédire avec précision comment un candidat-médicament se lie à une protéine cible. Les méthodes informatiques actuelles peinent à gérer la complexité des grandes molécules, ce qui entraîne des travaux de laboratoire par essais et erreurs coûteux et fastidieux. Cette approche centrée sur le quantique ouvre la voie à des calculs énergétiques plus précis, permettant potentiellement d'économiser des milliards de dollars en coûts de recherche et développement dans l'industrie pharmaceutique.
Une approche hybride de la simulation moléculaire
Cette percée a été rendue possible par un cadre qu'IBM appelle « supercalcul centré sur le quantique », qui associe des processeurs quantiques à des superordinateurs classiques. Dans ce modèle, les machines classiques — Fugaku au RIKEN et Miyabi-G à l'Université de Tokyo — ont décomposé les complexes protéine-ligand massifs en fragments plus petits et calculables.
Les processeurs Quantum Heron d'IBM ont ensuite calculé le comportement mécanique quantique de ces pièces individuelles. Les résultats ont été réassemblés par les superordinateurs pour créer une image complète de la molécule de 12 635 atomes. Un nouvel algorithme hybride, EWF-TrimSQD, a joué un rôle déterminant dans la réduction de la charge de calcul, rendant possible la simulation d'un système de cette ampleur. Ce travail s'appuie sur des jalons précédents, notamment la simulation de la molécule de référence Trp-cage de 303 atomes.
Des métriques matérielles à la résolution de problèmes
Pendant des années, les progrès de l'informatique quantique ont été mesurés par le nombre de qubits et les taux d'erreur. Cette réussite suggère une nouvelle métrique : la pertinence des problèmes qu'elle peut aider à résoudre. « Les ordinateurs quantiques ne se contentent plus de prouver qu'ils sont des outils viables – ils prouvent qu'ils peuvent apporter des résultats significatifs dans des architectures de supercalcul centrées sur le quantique », a déclaré Jay Gambetta, directeur d'IBM Research.
Pour les investisseurs, cela signale un retour tangible sur des décennies de R&D pour IBM, dont l'action se négocie à un ratio P/E prévisionnel d'environ 19. Bien que n'ayant pas d'impact sur les bénéfices à court terme, cela démontre une voie claire pour l'application de l'informatique quantique dans les secteurs à haute valeur ajoutée de la pharmacie et de la biotechnologie. Des concurrents comme Alphabet (NASDAQ : GOOGL) et des startups comme PsiQuantum et Infleqtion poursuivent des voies différentes vers une informatique quantique tolérante aux pannes, mais la démonstration d'IBM sur un problème scientifique concret constitue un point de preuve clé. La capacité de modéliser avec précision les interactions moléculaires pourrait devenir un moteur de revenus à long terme significatif à mesure que les systèmes quantiques s'intègrent dans les flux de travail R&D standards de grandes sociétés pharmaceutiques comme Pfizer et Merck.
Cet article est fourni à titre informatif uniquement et ne constitue pas un conseil en investissement.
