Quantencomputing für das Gesundheitswesen

Die Quanteninformatik hat das Potenzial, das Gesundheitswesen zu revolutionieren. Die folgenden Ausführungen sind nur ein kleiner Ausschnitt der Möglichkeiten. Die Verbesserung der medizinischen Versorgung ist eine der aufregendsten potenziellen Anwendungen des Quantencomputings, da sie sich auf das Leben der Menschen auswirken kann. Und die Verbesserung der Gesundheitsversorgung findet nicht nur innerhalb der Mauern von Krankenhäusern und Kliniken statt; die Vorteile können weitreichend sein, und zwar in allen Branchen , die sich auf die Bereitstellung einer qualitativ hochwertigen medizinischen Versorgung auswirken, und das bei gleichzeitiger Kostensenkung.

Was bedeutet Quantentechnologie im Gesundheitswesen? 

Für diejenigen, die im Gesundheitswesen tätig sind, hat das Quantencomputing viele relevante Anwendungen. Dazu gehören die schnellere und präzisere Diagnose von Patienten durch medizinisches Fachpersonal, der Schutz von Patientendaten und der Privatsphäre von Patienten, die Verbesserung des Zugangs zu einer hochwertigen Versorgung in abgelegenen Gebieten und sogar die Verbesserung der Entdeckung neuer Medikamente. Für diejenigen, die sich mit Quantencomputing befassen, ist das Gesundheitswesen ein Bereich, der das Potenzial hat, eine große Anzahl von Anwendungsfällen zu demonstrieren.

Wie wird das Quantencomputing im Gesundheitswesen eingesetzt?        

Obwohl es zahlreiche Anwendungsfälle für Quantencomputer im Gesundheitswesen gibt, ist die Quantentechnologie noch nicht ganz ausgereift. Da Quantencomputer jedoch immer größer und leistungsfähiger werden, könnten sie die Fähigkeit von Medizinern verbessern, Patienten durch bessere Datenkomprimierung, Datenmustererkennung, Klassifizierung und Bildklassifizierung schneller und genauer zu diagnostizieren. Bei der Datenklassifizierung können beispielsweise die Vitaldaten eines Patienten mit den Vitaldaten anderer anonymer Patienten mit verschiedenen Krankheiten verglichen werden, um die Diagnose bestimmter Krankheiten zu beschleunigen. Die Bildklassifizierung könnte beispielsweise so aussehen, dass ein medizinischer Scan auf bestimmte Merkmale untersucht wird und diese Bereiche des Bildes für Ärzte und Spezialisten zur genaueren Untersuchung hervorgehoben werden.

Verbesserungen bei der Verarbeitung natürlicher Sprache (Natural Language Processing, NLP) können ebenfalls einen Mehrwert für die Patientenversorgung bieten, sei es in medizinischen Einrichtungen oder durch Online-Chatbots, während die Aufdeckung von Betrug und die Betrugsbekämpfung dazu beitragen können, dass medizinische und finanzielle Ressourcen wie vorgesehen verwendet werden. Letzteres kann zu Kosteneinsparungen führen, die an die Patienten weitergegeben werden können. Darüber hinaus können Quanten-Monte-Carlo-Simulationen dazu beitragen, Behandlungsstrategien hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Kosten zu modellieren. Die Quanteninformatik und das Gesundheitswesen bieten viele Möglichkeiten zur Integration. 

Wie wird sich das Quantencomputing auf die Medizin auswirken?    

Zusätzlich zu den Vorteilen bei der Patientendiagnose, der Patientenversorgung und der Kostensenkung kann das Quantencomputing auch die Privatsphäre der Patienten stärken. Dies kann durch die Einführung einer defensiven Kryptografie zum Schutz vor böswilligen Angriffen geschehen. Solche defensiven Maßnahmen können die Einführung von "quantensicheren" Post-Quantum-Kryptographieprotokollen umfassen, die derzeit vom NIST abschließend geprüft werden, sowie die Verwendung von Quantennetzwerken mit Quantenschlüsselverteilung (QKD) für die Kommunikation und die Übertragung von Patienteninformationen. Der Schutz der Privatsphäre ist neben der Qualität und der Erschwinglichkeit der Versorgung eines der wichtigsten Themen im Gesundheitswesen.

Wie kann das Quantencomputing in der Medizin eingesetzt werden?                                         

Einige der größten Auswirkungen in der Medizin werden sich aus der Lösung von Problemen ergeben, die klassische Computer nicht lösen können oder nie lösen werden. Eine dieser "Killerapplikationen" des Quantencomputers ist die Entdeckung molekularer Medikamente jenseits kleiner Moleküle. Dies wird bereits heute mit Hilfe eines hybriden Ansatzes unterstützt, und es ist zu erwarten, dass der Nutzen noch größer wird, wenn Quantencomputer ausgereift sind. Gattergestützte Quantencomputer, die auch als universelle Quantencomputer bezeichnet werden, sollen effizient molekulare Strukturen simulieren, einschließlich der Faltung von Proteinen, und sie sollen auch bei der Entwicklung chemischer Katalysatoren helfen.

Die Bedeutung dieser Errungenschaften kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Die Analyse von Patientendaten in riesigen Datenbanken und die Identifizierung von Merkmalen auf medizinischen Scans sind Dinge, die klassische Computer heute leisten können, aber Quantencomputer könnten dies eines Tages in kürzerer Zeit, zu geringeren Kosten und mit größerer Genauigkeit tun. Die genaue Modellierung selbst von Molekülen bescheidener Größe kann jedoch selbst für die leistungsfähigsten klassischen Supercomputer der Welt unmöglich sein. Daher wird erwartet, dass Quantencomputer für Anwendungen in der Chemie Berechnungen durchführen können, die ohne sie unmöglich wären.

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