首个完整基因组成功加载至量子计算机

本文报道了一项前沿探索：研究人员成功将乙肝D型病毒（HDV）的完整RNA基因组（约1700个碱基）编码到一台拥有156个量子比特（qubit）的IBM量子计算机中，仅使用117个量子比特即完成编码。这是全球首次将完整生物基因组加载至量子硬件，属于‘量子基因组学’概念验证的重要一步。文章解释了传统计算机在处理日益庞大的基因组数据（如全人类31亿碱基对）时面临的算力瓶颈，而量子计算机依靠量子比特的叠加态等特性，理论上更擅长解决路径优化、大规模组合分析等问题——这恰是构建和分析‘泛基因组’（pangenome，即整合同一物种内多种DNA/RNA变异序列的复杂图谱）所需的核心能力。项目隶属于Wellcome Leap资助的5000万美元‘量子赋能生物学’（Q4Bio）计划，牛津大学与桑格研究所团队开发了高效压缩与编码算法。因原定测试对象ΦX174噬菌体基因组过大（5386碱基），团队转而选择基因组最小的人类病毒HDV。尽管目前量子硬件仍受限于稳定性差、错误率高、量子比特数少等问题，连‘加载数据’本身都十分困难，但研究者认为，随着数据编码技术进步与未来更大规模、更鲁棒的量子计算机问世，量子计算有望率先应用于人类基因组中较短但医学意义重大的高变区域（如疾病相关基因片段）。多位专家持审慎乐观态度：一方面肯定技术突破价值，另一方面强调经典算法依然强大，量子优势尚需2–3年硬件发展才能初步显现。