تقرير : التقنيات الكمومية وصحة المستقبل: الضرورات الاستراتيجية لقادة الصحة والرعاية الصحية

تقديم

شيام بيشن
رئيس مركز الصحة والرعاية الصحية، المنتدى الاقتصادي العالمي

آدم بيردن
المدير العام الأول، أكسنتشر

جيريمي يورغنز
المدير العام، المنتدى الاقتصادي العالمي

بيترا يانتزر
المدير العام الأول، أكسنتشر

يدخل قادة الصحة وعلوم الحياة مرحلة تتزايد فيها مستويات التعقيد والضغوط الرامية إلى تقديم رعاية أكثر فعالية وكفاءة وأماناً. وقد بدأت التقنيات الكمومية تؤدي دوراً في هذا التحول، إذ تتيح طرقاً جديدة لنمذجة الأنظمة البيولوجية، وتحسين دقة التشخيص، وتعزيز حماية البيانات الصحية الحساسة. لكن التقدم لا يعتمد فقط على استكشاف هذه التقنيات، بل كذلك على فهم المسارات اللازمة لتشغيلها وتطبيقها على نطاق واسع. ومن خلال بناء الشراكات والأطر واستراتيجيات الاستثمار المناسبة، ستتمكن المؤسسات من الدفع نحو استخدام مسؤول وفعال للتقنيات الكمومية في منظومة الصحة وعلوم الحياة.

وقد جمع المنتدى الاقتصادي العالمي وأكسنتشر، من خلال شبكة الاقتصاد الكمومي التابعة للمنتدى ومركز الصحة والرعاية الصحية ومبادرة التحول الرقمي للرعاية الصحية، خبراء من تخصصات متعددة لاستكشاف هذه المسائل. وتوضح هذه الورقة البيضاء، التي تأتي ضمن سلسلة قطاعية تستند إلى رؤى سابقة حول الاقتصاد الكمومي، التقدم المبكر والتحديات الرئيسية والعوامل المُمكِّنة التي ستحدد سرعة التبني. كما تستعرض أمثلة على الكيفية التي تفكر بها المؤسسات الرائدة في التقنيات الكمومية، وترسم صورة عن مدى الاستعداد لتطبيقها بصورة أوسع. وأخيراً، تحدد الورقة الأسس التنظيمية والمعيارية والبشرية اللازمة لتحويل البحوث الناشئة إلى تطبيقات عملية تعزز نتائج المرضى وتقوي النظم الصحية.

ونتقدم بالشكر إلى جميع المساهمين الذين قدموا وقتهم وخبراتهم للمساعدة في صياغة هذا العمل. ونأمل أن يدعم هذا التقرير صناع القرار الساعين إلى فهم المجالات التي يمكن فيها للتقنيات الكمومية أن تقدم إسهاماً حقيقياً وموثوقاً في الرعاية الصحية وعلوم الحياة، والخطوات اللازمة للاستعداد لدمجها خلال السنوات المقبلة.

الملخص التنفيذي

بدأت التقنيات الكمومية في إعادة تشكيل العديد من القطاعات، ويبرز قطاعا الصحة وعلوم الحياة باعتبارهما من أكثر القطاعات استعداداً للاستفادة من هذا التحول. فالكثير من أصعب التحديات في هذين المجالين، بدءاً من محاكاة التفاعلات الجزيئية وصولاً إلى قياس الإشارات البيولوجية الخافتة، يرتبط في جوهره بظواهر فيزيائية كمومية. ومن ثم فإن التطورات التي تتيح نمذجة هذه العمليات بدقة أو قياسها بقدر أكبر من الحساسية تفتح مباشرةً مسارات جديدة لفهم جسم الإنسان.

وتبرز هنا بيئة لا تكون فيها الحوسبة الكمومية والاستشعار الكمومي والاتصالات الكمومية مجرد تقنيات ذات صلة، بل أدوات قد تسرّع اكتشاف الأدوية، وتتيح تشخيصاً مبكراً وأقل تدخلاً، وتحسن نتائج المرضى، وتحمي البيانات الحساسة. وقد بدأت المؤسسات ذات الرؤية المستقبلية بالفعل في الاستثمار وإطلاق المشاريع التجريبية ودمج العتاد الكمومي، إلى جانب صياغة استراتيجيات طويلة المدى وتطوير المواهب، لضمان موقعها في الموجة القادمة من الابتكار في الطب الحيوي.

تقدم الحلول الكمومية فوائد عالية التأثير في حالات استخدام محددة داخل قطاعي الصحة وعلوم الحياة. وبينما يستمر تطور العتاد الكمومي المخصص للاستشعار والاتصالات ومعالجة البيانات، تزداد التطبيقات الواعدة نضجاً وانتشاراً عبر أربع ركائز رئيسية للقيمة.

تسريع الاكتشاف

تسريع أنشطة البحث والتطوير التي تعتمد بكثافة على عمليات المحاكاة، وتقليل تكلفة ومدة طرح العلاجات الجديدة في السوق.

تحسين العمليات

تعزيز الجدولة والخدمات اللوجستية وتنسيق الرعاية عبر الشبكات المعقدة التي تجمع جهات التأمين ومقدمي الرعاية.

بنية تحتية موثوقة للبيانات

تأمين السجلات الطبية وسير العمل السريري ونماذج الذكاء الاصطناعي عبر أنظمة الصحة الرقمية.

التشخيص الدقيق

تحسين الكشف المبكر عن الأمراض وتحليل بيانات المرضى باستخدام المستشعرات الكمومية.

تمتلك التقنيات الكمومية القدرة على إحداث تحول جذري في قطاع الصحة وتغيير مستقبل الرعاية الطبية بصورة دائمة.

ويقود قادة الرعاية الصحية وعلوم الحياة عملية خلق القيمة من خلال الابتكار التكنولوجي، وذلك عبر الاستكشاف المنهجي للفرص داخل مجالاتهم وفي القطاعات المجاورة لتحديد المواضع التي يمكن أن تؤدي فيها التقنيات الكمومية دوراً وتمنح ميزة تنافسية.

وعلى الرغم من أن المنظومة المحيطة بالتقنيات الكمومية في قطاع الصحة لا تزال في مراحلها الجنينية، فإنها تتوسع بسرعة، مدعومة بمسابقات قائمة على الجوائز، وبحوث وتطوير قبل تنافسية، وتعاون دولي، ومبادرات مدعومة من الحكومات. وتتزايد شراكات المؤسسات الخاصة مع الهيئات العامة لدفع التجارب السريرية قدماً بما يحمي سلامة المرضى، ويحافظ على المعايير الأخلاقية، ويضمن الدمج الأمثل للتقنيات الكمومية داخل النظم الصحية.

وتسهم هذه الجهود مجتمعةً في رفع كفاءة البحث والتطوير في الطب الحيوي، وتسريع التعلم واستخلاص الرؤى السريرية، والحد من مخاطر الاستثمارات من خلال إتاحة البنية التحتية المشتركة والمواءمة مع المعايير الموثوقة.

وتحمل الحوسبة الكمومية، إلى جانب الاستشعار الكمومي والاتصالات الكمومية، إمكانات كبيرة لإحداث ثورة في الصحة وعلوم الحياة. فمن المتوقع أن تُسرّع الحوسبة الكمومية بدرجة كبيرة تطبيقات يستحيل تنفيذها حالياً باستخدام الأنظمة التقليدية، أو يصعب تنفيذها ضمن أطر زمنية معقولة، بما قد يؤثر بصورة كبيرة في تكاليف المشاريع التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات وفي الوقت اللازم للوصول إلى السوق.

أما الاستشعار الكمومي فيقود إلى اختراقات يمكن أن تُحدث تحولاً ملموساً في معايير رعاية المرضى وأن تسهم في نهاية المطاف في إنقاذ الأرواح. وفي الواقع الرقمي المتزايد لشبكات الصحة، يمكن للاتصالات الكمومية أن تقلل بشكل كبير خطر الاختراقات والتلاعب في السجلات الصحية الإلكترونية، وأنظمة الذكاء الاصطناعي المؤتمتة والإجراءات الطبية التي تُنفذ عن بُعد.

وتوفر هذه التقنيات التحويلية مجتمعةً مساراً للوصول إلى قدرات كانت في السابق بعيدة المنال. ولم يعد السؤال يتمثل في ما إذا كانت التقنيات الكمومية ستغير قطاع الصحة، بل في الكيفية التي ستقود بها المؤسسات الرائدة، من شركات الأدوية والعلوم الحيوية المبتكرة إلى مقدمي الرعاية والجهات المُمكِّنة للمنظومة، عملية تشكيل هذا المستقبل.

المقدمة

تمثل التكنولوجيا الكمومية تحولاً نموذجياً في الرعاية الصحية، مع إمكانية إعادة تعريف سلسلة القيمة بأكملها. فإلى جانب تمكين العلاجات المصممة وفق احتياجات كل مريض، يمكن للتقنيات الكمومية تسريع وتيرة اكتشاف الأدوية، وحماية البيانات الحساسة داخل منظومات الرعاية الصحية الرقمية المتزايدة، وإنشاء أدوات تشخيصية أكثر غنى وفعالية.

ولن يؤدي التقارب بين الحوسبة الكمومية والاستشعار الكمومي والاتصالات الكمومية إلى مجرد تحسين الأنظمة الحالية، بل سيفتح حدوداً جديدة كلياً في العلوم الطبية، ويساعد على تشكيل مستقبل للرعاية الصحية يكون أكثر قدرة على التنبؤ وأكثر دقة وتمحوراً حول المريض من أي وقت مضى.

ويمكن تصنيف الحلول الكمومية المخصصة للصحة ضمن ثلاثة مجالات، يستفيد كل منها من مبادئ مختلفة في الفيزياء الكمومية للتغلب على اختناقات محددة.

الحوسبة الكمومية

تستفيد الحوسبة الكمومية من ميكانيكا الكم لحل مسائل معقدة لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية حلها أو لا تستطيع حلها بالسرعة الكافية.

وتستخدم ظاهرتي التشابك والتراكب الكمومي لمحاكاة الخصائص والتفاعلات الجزيئية، وتسريع تصميم الأدوية القائم على البنية، ونمذجة الأنظمة البيولوجية المعقدة، وتحسين عمليات الأعمال التي يصعب التعامل معها حسابياً باستخدام الوسائل التقليدية.

الاستشعار الكمومي

تكشف المستشعرات الكمومية وتقيس التغيرات البالغة الصغر في الزمن والجاذبية ودرجة الحرارة والضغط والدوران والتسارع والتردد والمجالات المغناطيسية والكهربائية.

وتتيح هذه الأجهزة وسائل تشخيص وتصوير فائقة الحساسية من خلال التقاط المجالات المغناطيسية والحيوية الكهربائية الدقيقة داخل الجسم الحي، بما يدعم اختراقات في رسم خرائط النشاط العصبي، وأمراض القلب، والكشف المبكر عن الأمراض، والإنتاج الدوائي.

الاتصالات الكمومية

تتضمن الاتصالات الكمومية توليد الحالات الكمومية واستخدامها في بروتوكولات الاتصال.

وتسهم في تأمين البيانات الصحية الحساسة والبنية التحتية السريرية باستخدام توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) ومولدات الأرقام العشوائية الكمومية (QRNG)، لتوفير حماية تستند إلى الخوارزميات وإلى قوانين الفيزياء في الوقت ذاته.

تكتسب التكنولوجيا الكمومية أهميتها في الوقت الراهن لأن التقدم التكنولوجي السريع يتقاطع مع بدء المؤسسات الرائدة في اعتماد هذه التقنيات ودمجها. وتمثل هذه اللحظة الانتقال من مرحلة الإمكانات النظرية إلى التأثير الحقيقي، ما يجعل التكنولوجيا الكمومية محفزاً للابتكار عبر المؤسسات الصحية وشركات علوم الحياة.

وبلغ إجمالي تمويل رأس المال المخاطر للشركات الناشئة في مجال الكم نحو ملياري دولار في عام 2024، وهو ما يشير ليس فقط إلى اهتمام استثماري قائم على التوقعات، بل إلى التزام كبير بخلق قيمة طويلة الأجل. لذلك لم يعد السؤال هو ما إذا كانت التكنولوجيا الكمومية ستصبح مهمة، بل لماذا تمنحها المؤسسات الرائدة الأولوية الآن، وكيف تضع نفسها في موقع يسمح لها باقتناص فوائدها.

ويعد دعم الإدارة التنفيذية العليا أحد العناصر الرئيسية لنجاح البرامج الكمومية. وعندما سُئل كليمنس أوتشيغ-أوتشيغ، كبير مسؤولي التكنولوجيا وكبير المهندسين المعماريين في شركة الأدوية الحيوية بوهرينغر إنغلهايم، عن العوائق المرتبطة بتمويل برنامجهم الكمومي، قال:

«كان الحصول على موافقة مجلس الإدارة لبرنامجنا الكمومي أمراً مباشراً؛ فقد كان هناك فهم واضح لأهميته الاستراتيجية وإمكاناته».

وتعكس هذه النظرة تحولاً بالغ الأهمية؛ إذ لم يعد يُنظر إلى الكم كتكنولوجيا تجريبية تقع على هامش أنشطة البحث والتطوير، بل باعتباره عاملاً استراتيجياً مُمكِّناً لتحقيق أهداف الأعمال الأساسية. كما أن استعداد مجالس الإدارات للموافقة على استثمارات كبيرة يعكس في آن واحد حجم الفرصة ومخاطر عدم التحرك في بيئة تنافسية.

وتشبه البيئة الحالية إلى حد كبير السنوات الأولى للحوسبة الشخصية في ثمانينيات القرن الماضي، عندما تنافست معماريات وأنظمة تشغيل متعددة على الهيمنة. واليوم يتقدم تطوير الحوسبة الكمومية عبر العديد من الأساليب والتقنيات، ولكل منها نقاط قوة وقيود مختلفة.

وفي الوقت نفسه، يجري استكشاف مسارات متنوعة في مجالي الاستشعار والاتصالات الكمومية، بما يضع الأسس لأدوارهما التحويلية في الابتكار الطبي الحيوي مستقبلاً. ويعكس هذا التنوع جبهة تنافسية سيتحدد فيها التفوق بقدرة مؤسسات الصحة وعلوم الحياة الرائدة على تحديد التطبيقات ذات القيمة العالية وتوسيع نطاق استخدامها بفعالية.

ويتعزز هذا الزخم أيضاً من خلال برامج التمويل الوطنية، وبيئات الاختبار الكمومية المخصصة للصحة، والشراكات متعددة التخصصات التي تسرع تطوير الخوارزميات المستخدمة في الطب الحيوي. كما بدأت المستشفيات ومؤسسات البحث في الظهور كجهات مبكرة للتبني وشريكة في التطوير، من خلال اختبار حلول تدمج القدرات الكمومية في سير العمل السريري والتشغيلي.

وتشير هذه التطورات إلى مسار واضح: المؤسسات التي تقوم اليوم باستثمارات استراتيجية قائمة على المعرفة ستشارك في تشكيل معايير ومنظومات وسلاسل القيمة في المستقبل.

وفي مختلف أنحاء العالم، تتخذ مؤسسات رائدة خطوات ملموسة لدمج التكنولوجيا الكمومية في النظم الصحية. وتعمل كليفلاند كلينك وIBM، بدعم من مؤسسات بحثية صحية أمريكية، على تطوير البحوث الطبية الحيوية باستخدام حاسوب كمومي موجود داخل المنشأة.

وفي دولة الإمارات العربية المتحدة، يتعاون معهد الابتكار التكنولوجي مع مستشفيات إقليمية وشركات كمومية عالمية لاستكشاف تطبيقات الاستشعار والمحاكاة. كما يعمل اتحاد أوروبي عابر للحدود، يضم جامعات وشركات ناشئة وشركات أدوية، على تطوير حلول صحية مدعومة بالتقنيات الكمومية.

وتتكون بقية هذا التقرير من خمسة أقسام تستكشف إمكانات التكنولوجيا الكمومية في معالجة تحديات صحية مختلفة.

القسم الأول: دور الكم في الجيل القادم من الرعاية الصحية. يعرض التحديات الجوهرية التي تواجه القطاع، ويشرح لماذا تُعد التقنيات الكمومية مناسبة بصورة فريدة لتسريع تقديم الخدمات وتعزيز المرونة وتحقيق اكتشافات جديدة في الصناعات الدوائية والبيولوجيا البشرية.

القسم الثاني: التقنيات الكمومية للمبتكرين. يستكشف كيف يمكن للكم إحداث تحول في البحث والتطوير في الطب الحيوي، بدءاً من اكتشاف الأهداف الدوائية وصولاً إلى التجارب والتصنيع.

القسم الثالث: التقنيات الكمومية لمقدمي الرعاية. يقيّم كيف يمكن للاستشعار والحوسبة والاتصالات الكمومية تحسين التشخيص والرعاية والعمليات.

القسم الرابع: التقنيات الكمومية للجهات المُمكِّنة. يدرس الكيفية التي يشكل بها المنظمون ومقدمو البنية التحتية وجهات التمويل عملية التبني من خلال المعايير وإتاحة الوصول والحوافز.

القسم الخامس: الإجراءات الاستراتيجية لمبتكري الرعاية الصحية. يسلط الضوء على الخطوات العملية وأشكال التعاون التي يمكن للقادة اتخاذها لاقتناص القيمة وتسريع التبني.

وتجمع هذه الرؤى أصوات خبراء من مختلف أنحاء منظومة التقنيات الكمومية في قطاع الصحة، وتوفر دليلاً لتقييم المجالات التي تمنح فيها التكنولوجيا الكمومية مزايا عملية، وكيفية توزيع الموارد، والتوقيت المناسب للانخراط فيها.

1. دور التقنيات الكمومية في الجيل القادم من الرعاية الصحية

تسخير الإمكانات التحويلية للتكنولوجيا الكمومية للنهوض بمستقبل الرعاية الصحية

يتزايد الاعتراف بالابتكار الصحي المدعوم بالتكنولوجيا باعتباره أولوية عالمية، وهو ما يدفع إلى تحقيق تقدم وتعزيز التعاون عبر الحدود. ويمكن فهم الإنجازات الحالية والفجوات القائمة والفرص المستقبلية بشكل أفضل من خلال النظر إلى الأدوار المتميزة داخل منظومة الصحة على امتداد سلسلة القيمة، من المبتكرين ومقدمي الرعاية إلى الجهات المُمكِّنة.

ويقدم هذا التصنيف الأساس لفهم دور التكنولوجيا الكمومية بوصفها محفزاً لتحول جذري في الرعاية الصحية، في ضوء القيود التي تواجهها التقنيات الحالية عند محاولة حل التحديات الكبرى التي يعاني منها القطاع.

ويؤدي كل دور جزءاً متكاملاً من عملية تقديم النتائج الصحية، بدءاً من ابتكار الأدوية والعلاجات الجديدة وصولاً إلى ضمان وصولها في نهاية المطاف إلى المرضى وتحقيق الفائدة لهم. وستكون المنظومة الصحية التعاونية ومتعددة التخصصات أساسية لتحقيق كامل إمكانات الكم، من خلال تجاوز التحديات التقنية والأخلاقية والاقتصادية والتنظيمية.

المبتكرون: منشئو الاختراقات العلمية والطبية الحيوية

يؤدي المبتكرون دوراً أساسياً في تشكيل مستقبل الرعاية الصحية. وقد أظهرت الإنجازات الحديثة، ومنها التطوير السريع للقاحات الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA)، واستخدام التشخيص المدعوم بالذكاء الاصطناعي، وصعود التجارب العالمية المنسقة رقمياً، كيف يمكن للأدوات والمنصات الجديدة أن تغير سرعة الرعاية ودقتها ونطاق وصولها.

لكن العقبات، من تشتت الأطر التنظيمية إلى انعزال البنية التحتية البحثية، لا تزال تحد من تأثير هذه التطورات عالمياً. وبالنظر إلى المستقبل، تكمن أكبر الفرص في دمج التقنيات الناشئة، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي المتقدم والحوسبة الكمومية والبيولوجيا التركيبية، وتوسيع الوصول إلى الابتكار، وبناء الأسس التعاونية اللازمة لتحويل الاكتشافات إلى حلول قابلة للتوسع والتطبيق في العالم الحقيقي.

وتشمل الجهات المبتكرة مؤسسات أبحاث الوراثة، ومختبرات الأدوية، وشركات الصناعات الدوائية، وشركات التكنولوجيا الحيوية، ومقدمي حلول التشخيص، والشركات التكنولوجية الناشئة.

مقدمو الرعاية: الجهات التي تقدم الخدمات المرتبطة بالصحة

من المستشفيات والعيادات إلى سلاسل الصيدليات وشبكات الرعاية، يقف مقدمو الرعاية في الخط الأمامي لخدمة المرضى، حيث يحولون الابتكار إلى نتائج صحية ملموسة.

وخلال السنوات الأخيرة، طرح هؤلاء منصات للطب عن بُعد، وبدأوا في استخدام الذكاء الاصطناعي لدعم التشخيص وفرز الحالات، وربطوا بيانات المرضى من خلال السجلات الصحية الإلكترونية. وساعدت هذه الأدوات على تسريع الرعاية من خلال تقليل العمل اليدوي وتسهيل التشخيص المبكر للأمراض.

إلا أن العديد من الأنظمة لا يزال يعتمد على تقنيات قديمة لا تستطيع بسهولة تبادل البيانات بصورة آمنة، كما تعمل بعض الجهات ضمن أطر وسياسات لا تشجع على الابتكار. وسيتطلب تحديث تقديم الرعاية الصحية بناء مسارات واضحة وثقة تقنية تدعم اعتماد التقنيات المتقدمة مثل التشخيص الكمومي، وضمان أن يسهم الابتكار في تحسين رعاية المرضى عبر أبعاد متعددة.

وتشمل جهات تقديم الرعاية المستشفيات والعيادات ومقدمي الأجهزة الطبية وشبكات جهات التأمين ومقدمي الرعاية وسلاسل الصيدليات.

الجهات المُمكِّنة: محفزات منظومة الكم للصحة

يحدد المنظمون وهيئات المعايير ومقدمو البنية التحتية والمنصات السحابية الطريقة التي يجري بها اعتماد التقنيات الجديدة وتوسيع استخدامها في الرعاية الصحية.

وخلال السنوات الأخيرة، قدمت هذه الجهات إجراءات موافقة سريعة لبعض أدوات الصحة الرقمية، وأطلقت أطر عمل لتشغيل البيانات الصحية بشكل متبادل، ووسعت الوصول إلى الحوسبة السحابية والحوسبة عالية الأداء المستخدمة في تسلسل الجينوم والبحوث السريرية واسعة النطاق.

وساعدت هذه التطورات الباحثين ومقدمي الرعاية على بناء تقنيات جديدة وتبادلها ونشرها بفعالية أكبر. ومع ذلك، لا تزال التوجيهات التنظيمية المتعلقة باستخدام التقنيات الناشئة في السياقات السريرية محدودة، كما تفتقر العديد من الأنظمة إلى القدرة على إدارة الحجم المتزايد من بيانات التصوير والجينوم والبيانات الطولية للمرضى، وهي بيانات أساسية للطب الشخصي.

ولتمكين مستقبل الرعاية الصحية، يتعين على الجهات التنظيمية والقطاع الخاص التعاون لوضع سياسات ومعايير واضحة للأدوات الناشئة، وضمان وجود البنية التحتية اللازمة لتخزين البيانات الصحية المعقدة ومعالجتها وتبادلها بصورة آمنة.

وتشمل الجهات المُمكِّنة السلطات التنظيمية، وهيئات وضع المعايير، والوكالات الصحية العالمية والوطنية، ومقدمي التكنولوجيا والبنية التحتية، مثل شبكات تقنية المعلومات والأمن ومقدمي الخدمات السحابية فائقة النطاق ومراكز الحوسبة عالية الأداء.

قيود التقنيات التقليدية في الصحة وعلوم الحياة

تشكلت الحدود المتقدمة للصحة وعلوم الحياة بفعل التطور التكنولوجي، لكنها تأثرت أيضاً بالقيود الجوهرية للحلول التقليدية. ويتيح تطوير تقنيات كمومية أساسية جديدة موجة من الابتكارات التي تستهدف تلبية احتياجات استراتيجية بالغة الأهمية.

في الاكتشاف والتطوير، ورغم التقدم الكبير في الذكاء الاصطناعي، لا تزال هناك فجوات مهمة في التنبؤ بالسمية، وتحويل نتائج المختبر إلى فهم دقيق للبيولوجيا الواقعية، وتعميم النتائج على أهداف جديدة، وتفسير الآليات الأساسية. وتحد هذه الفجوات من دقة تصميم العلاجات من الجيل التالي.

وتتمثل الحاجة الاستراتيجية هنا في أدوات تنبؤ وقياس تقلل التكلفة والوقت وعدم اليقين في المراحل المبكرة من البحث، خصوصاً في تطوير الأدوية. أما الاستجابة الكمومية فتشمل الكيمياء الكمومية والتعلم الآلي من أجل نمذجة دقيقة للأنظمة الجزيئية والبيولوجية، إضافة إلى الاستشعار الكمومي للكشف والتوصيف فائق الدقة على المستويين الجزيئي والخلوي.

وفي الكشف والتشخيص، قد تفشل أدوات التشخيص في رصد الإشارات المبكرة أو تتطلب إجراءات تدخلية. والحاجة الاستراتيجية هي كشف عالي الحساسية وفي الزمن الحقيقي يتيح التدخل المبكر. وتتمثل الاستجابة الكمومية في مستشعرات تلتقط الإشارات المغناطيسية والحيوية الكهربائية بشكل آني وغير تدخلي.

أما في اتخاذ القرار وتقديم الرعاية، فتتمثل المشكلة في ازدياد خطر اختراق البيانات وتجزؤ الأنظمة الرقمية. والحاجة هي بنية تحتية آمنة ومتكاملة لتقديم الرعاية المدعومة بالذكاء الاصطناعي. ويمكن لأنظمة الاتصالات الكمومية وما بعد الكمومية تأمين السجلات الصحية الإلكترونية وسير العمل السريري وخطوط معالجة الذكاء الاصطناعي.

وفي مجال التحسين والعمليات، تكون أساليب التحسين التقليدية بطيئة للغاية في اتخاذ القرارات الفورية داخل الأنظمة المعقدة. وتتمثل الحاجة في عمليات تحسين تكيفية واسعة النطاق لإدارة تقديم الرعاية واستخدام الموارد. أما الاستجابة فتتمثل في حلول كمومية وهجينة للجدولة الديناميكية والخدمات اللوجستية في المستشفيات وشبكات جهات التأمين ومقدمي الرعاية.

التكنولوجيا الكمومية محفزاً للتحول الجذري في الرعاية الصحية

بدأت مبادرات بحثية وطبية حيوية حول العالم بالفعل في اختبار الموجة الأولى من التقنيات الكمومية في الصحة وعلوم الحياة. ويُعد الطب الدقيق، وتسريع اكتشاف الأدوية، وتعزيز التشخيص، والنقل الآمن للبيانات، من المجالات الواعدة للبحث والتركيز.

وتتعمق الأقسام التالية في سلاسل القيمة الخاصة بالمبتكرين ومقدمي الرعاية والجهات المُمكِّنة، من أجل فهم الكيفية التي يمكن بها للتقنيات الكمومية أن تصبح محفزاً لتحول جذري في الرعاية الصحية.

2. التقنيات الكمومية للمبتكرين

تواجه صناعتا الأدوية والتكنولوجيا الحيوية بعضاً من أكبر عوائق الابتكار بين جميع القطاعات. فقد يستغرق تطوير علاج جديد أكثر من عقد كامل ويتطلب إنفاق مليارات الدولارات على البحث والتطوير، مع معدلات مرتفعة من فشل المشاريع في كل مرحلة.

وكل يوم إضافي من البحث قد يعني ملايين الدولارات من التكاليف الغارقة، في الوقت الذي تفرض فيه الاحتياجات الطبية غير الملباة والضغوط التنافسية الحاجة إلى حلول أسرع وأكثر دقة. وقد بلغ الاستثمار العالمي في البحث والتطوير الدوائي خلال عام 2024 نحو 288 مليار دولار، رغم الضغوط الاقتصادية.

ودفعت الحوسبة عالية الأداء والذكاء الاصطناعي عملية الاكتشاف إلى الأمام، لكنها تواجه حدوداً في قابلية التوسع عندما يتعلق الأمر بمشكلات ترتبط بفهم السلوك الجزيئي على المستوى الكمومي. وبالمثل، وصلت تقنيات الاستشعار التقليدية إلى حدودها من حيث الدقة والموثوقية، ما يحد مما يمكن قياسه ونمذجته داخل الأنظمة الحية.

وتظهر التقنيات الكمومية كحل اختراقي لتجاوز هذه الحدود. فمن خلال تحقيق مستويات جديدة من الدقة والسرعة وقابلية التوسع، بدأت في فتح مزايا داخل مجالات البحث الطبي الحيوي المعقدة والحساسة للوقت.

وستعمل بعض التطبيقات على إحداث اضطراب مباشر في الحلول الحالية، فيما ستعزز تطبيقات أخرى مراحل حاسمة من دورة البحث والتطوير، بما يسرع الطريق إلى علاجات جديدة. وفي بيئة تعد فيها سرعة الابتكار أحد المكونات الرئيسية للنجاح، ستصبح المنصات المدعومة بالكم ضرورية لتسريع جداول التطوير وبناء مزايا تنافسية في السنوات المقبلة.

وتوجد تطبيقات الكم للصحة اليوم في مراحل مختلفة من النضج. فبعض حلول الاستشعار الكمومي بدأت بالفعل في إظهار إمكانات تجارية واقعية، في حين أن تطبيقات الحوسبة الكمومية إما في مرحلة النماذج الأولية أو لا تزال في الوضع التجريبي، وتتطلب مزيداً من التطور في العتاد.

المبتكرون يشعلون شرارة الاكتشاف ويقودون الاختراقات الكمومية التي ستشكل علاجات المستقبل.

2.1 تقييم نضج حالات الاستخدام لدى المبتكرين

المرحلة الأولى: الجاهزية التجارية – من صفر إلى سنتين

بدأت موجة أولى من تقنيات الاستشعار الكمومي بالفعل في الاستخدام التجاري، مقدمةً قيمة فورية للبحث الطبي الحيوي والإنتاج.

ورغم أن المستخدم النهائي وشريك المنظومة يشاركان عملياً في التطوير المشترك، فإنهما يُعرضان بصورة منفصلة هنا لأغراض توضيحية. والمستخدم النهائي هو المتلقي النهائي للحل ويستخدمه مباشرة لتحقيق أهداف أعماله، بينما يقدم شريك المنظومة العتاد الكمومي الأساسي والخبرة اللازمة.

وتشمل حالات الاستخدام هذه منتجات مطروحة في السوق وتطبيقات بحثية فعالة. وهي تمثل نقطة دخول التقنيات الكمومية إلى سير عمل المبتكرين في قطاع الصحة، حيث يمكن بالفعل مقارنة الأداء بمعايير القطاع، ويمكن للتبني أن يحقق عائداً على الاستثمار في المدى القريب.

أمثلة تجارية

استشعار الجسيمات فوتونياً بالكم للتحكم المباشر في العمليات الحيوية أثناء التشغيل.
المستخدم النهائي: قسم LifeTech في Festo.
شريك المنظومة: Q.ANT.

الاستشعار الحيوي باستخدام ألماس مراكز الشواغر النيتروجينية لقياسات الجسيمات النانوية والمؤشرات الحيوية.
المستخدم النهائي: جامعة هارفارد ومستشفيات منطقة بوسطن.
شريك المنظومة: Quantum Diamond Technologies.

إجراءات عملية لإطلاق القيمة

– تحديد تطبيقات محددة لضمان الجودة في عمليات التصنيع الحيوي يمكن فيها للمستشعرات الكمومية أن تحل محل أنظمة القياس الحالية أو تعززها.

– الشراكة مع مزودي التكنولوجيا الكمومية لتنفيذ تجارب مقارنة في ظروف تشغيل واقعية.

– تتبع مؤشرات المردود والموثوقية وتكلفة الملكية لإثبات القيمة وبناء حجة قوية للتوسع.

ميزة التحرك المبكر: تحسين دقة العمليات، وتقليل حالات فشل الدفعات الإنتاجية، وترسيخ الريادة من خلال أن تكون المؤسسة من أوائل من يحولون الاستشعار الكمومي إلى أداة تشغيلية فعلية في قطاع الصحة.

المرحلة الثانية: جاهزية النماذج الأولية – من 3 إلى 5 سنوات

تقع أكبر مجموعة من حالات الاستخدام ضمن هذه المرحلة. وتشمل مجموعة غير حصرية من الاستخدامات الكمومية التي تستكشفها مختبرات البحث والتطوير لدى شركات الأدوية الكبرى لإثبات جدواها ومزاياها مقارنة بالأنظمة التقليدية.

وتوجد بالفعل نماذج أولية مؤسسية لهذه الحالات مع عمليات تحقق أكاديمية، كما تتوفر أصول بيانات تسمح باختبار أدائها مقارنة بالخطوط الأساسية التقليدية.

وتمثل هذه المرحلة الحدود الأمامية لتحقيق ميزة تنافسية في المدى القريب؛ إذ يمكن للمتحركين مبكراً تشكيل الملكية الفكرية، وجذب المواهب الكمومية النادرة، وبناء عمليات عمل خاصة بهم.

إجراءات عملية لتمكين جاهزية النماذج الأولية

– إطلاق مشاريع تجريبية محددة بالتعاون مع شركات الأدوية أو منظمات البحوث التعاقدية أو المستشفيات.

– تحديد مؤشرات أداء رئيسية واضحة، مثل تنوع الحلول، والوقت اللازم للوصول إلى الرؤية أو النتيجة، والتغير في معدلات فشل المرشحين.

– إشراك الجهات التنظيمية مبكراً لضمان مواءمة معايير التحقق.

ميزة التحرك المبكر: تسريع جداول التطوير، وخفض معدلات الفشل، وبناء خطوط تطوير دوائي أقوى.

أمثلة على النماذج الأولية

التنبؤ بالبنية الثانوية للحمض النووي الريبي المرسال mRNA.
المستخدم النهائي: Moderna.
شريك المنظومة: IBM.

محاكاة الديناميكيات الجزيئية.
المستخدم النهائي: Qubit Pharmaceuticals.
شركاء المنظومة: PASQAL وNVIDIA.

محاكاة تفاعل الليغاند والبروتين بمعدلات إنتاجية عالية.
المستخدم النهائي: Qubit Pharmaceuticals.
شريك المنظومة: PASQAL.

الفحص الحيوي الحاسوبي للببتيدات والجزيئات الحيوية والمؤشرات الحيوية.
المستخدم النهائي: جامعة ولاية ساو باولو UNESP.
شريك المنظومة: Qnity.

تحسين اختيار مجموعات المشاركين في الدراسات.
المستخدم النهائي: Cleveland Clinic.
شريك المنظومة: IBM.

المرحلة الثالثة: الجاهزية التجريبية – من 6 إلى 10 سنوات

تتقدم موجة ثانية من التطبيقات من إثبات المفهوم نحو النضج.

ولا تعد هذه التطبيقات جاهزة بعد للاستخدام المؤسسي واسع النطاق، لكن التجارب النشطة تثبت جدواها التقنية. ويمكن لأصحاب المصلحة الذين يستثمرون الآن المشاركة في تشكيل المعايير المرجعية ومعايير البيانات وآليات دمج البنية التحتية، بما يساعدهم على اقتناص المكاسب عندما تنتقل هذه التقنيات إلى الإنتاج الفعلي.

أمثلة تجريبية

التنبؤ بطي البروتينات.
المستخدم النهائي: Cleveland Clinic.
شريك المنظومة: IBM.

نمذجة الخصائص الضوئية الديناميكية.
المستخدم النهائي: Cleveland Clinic.
شركاء المنظومة: Algorithmiq وIBM.

إجراءات عملية لتمكين الجاهزية التجريبية

– إنشاء بحوث مشتركة بين الصناعة والأوساط الأكاديمية للتحقق من الأداء باستخدام بيانات واقعية.

– بناء مسارات عمل هجينة تستبق الدمج المستقبلي مع أنظمة الحوسبة عالية الأداء والذكاء الاصطناعي.

– تطوير مهارات القوى العاملة في أوجه التكامل بين المحاكاة الكمومية والتقليدية.

ميزة التحرك المبكر: تقصير الطريق إلى التبني، وتعزيز القدرة على التأثير في توقعات السوق، وبناء مواقع تنافسية يصعب على الآخرين تقليدها.

المرحلة الرابعة: الجاهزية النظرية – أكثر من 10 سنوات

توجد تطبيقات تحولية أخرى ذات أفق زمني أطول.

وتظل هذه التطبيقات نظرية، إذ تتطلب اختراقات في العتاد القادر على تحمل الأخطاء وفي الخوارزميات القابلة للتوسع قبل أن تصبح جاهزة للاستخدام التجاري. لكن النجاح، في حال توفر الاستثمار طويل الأجل، يمكن أن يعيد بصورة جوهرية تشكيل الطريقة التي تُصمم بها العلاجات وتُختبر وتُعتمد.

أمثلة نظرية

نمذجة السمية التنبؤية.
المستخدمون النهائيون: جامعة ييل، وجامعة بوردو، وطوكيو تك.
شريك المنظومة: IBM.

المحاكاة البيولوجية للاستجابات للعلاج.
المستخدم النهائي: Cleveland Clinic.
شريك المنظومة: IBM.

إجراءات عملية لتمكين الجاهزية النظرية

– الاستثمار في اتحادات البحوث الاستكشافية.

– وضع أطر لمشاركة البيانات والأخلاقيات تستبق القدرات المستقبلية.

– البدء في مراقبة الآفاق المستقبلية بالتعاون مع الجهات التنظيمية لتجنب الاختناقات عندما تتحقق الاختراقات التقنية.

ميزة التحرك المبكر: إعادة تعريف حدود تطوير العلاجات وخلق ميزة فريدة عندما تصبح النمذجة الكمومية واسعة النطاق ممكنة.

2.2 سلسلة القيمة الكمومية للمبتكرين

من اكتشاف الأدوية إلى التصنيع، يتزايد عدد المؤسسات التي تختبر التقنيات الكمومية عبر سلسلة القيمة الطبية الحيوية لخلق قيمة تجارية. ولا تزال معظم الجهود في مراحلها الأولى، إلا أن أمثلة محددة تساعد على توضيح الإمكانات وكذلك التحديات المرتبطة بتطبيق الحلول الكمومية في البحث والتطوير الصحي.

في مرحلة تحديد الهدف الدوائي، يمكن استخدام التنبؤ بالبنية الثانوية للـmRNA، وهو تطبيق في مرحلة النموذج الأولي على أفق زمني من 3 إلى 5 سنوات، مع فوائد تتمثل في توفير التكلفة والوقت وفتح مصادر إيرادات جديدة.

وفي مرحلة المحاكاة والقياس، تشمل الاستخدامات محاكاة الديناميكيات الجزيئية في مرحلة النموذج الأولي، والتنبؤ بطي البروتينات في المرحلة التجريبية، ونمذجة الخصائص الضوئية الديناميكية في المرحلة التجريبية. وتشمل الفوائد توفير التكلفة والوقت وخلق مصادر إيرادات جديدة.

وفي مرحلة فحص المرشحين، تشمل التطبيقات المحاكاة عالية الإنتاجية لتفاعل الليغاند والبروتين، والفحص الحيوي الحاسوبي للببتيدات، وكلاهما في مرحلة النموذج الأولي، مع إمكانية خفض التكلفة والوقت وتعزيز فرص النجاح السريري.

وفي النمذجة قبل السريرية، تشمل التطبيقات نمذجة السمية التنبؤية ومحاكاة الاستجابات البيولوجية، وهما تطبيقان نظريان على أفق يتجاوز عشر سنوات، مع فوائد محتملة تشمل تعزيز النجاح السريري وتوفير التكلفة والوقت.

وفي التجارب السريرية، يمكن استخدام تحسين اختيار مجموعات المشاركين، وهو تطبيق في مرحلة النموذج الأولي، لتوفير الوقت والتكلفة وتعزيز احتمالات النجاح السريري.

وفي تحسين التصنيع الحيوي، يوجد استشعار الجسيمات فوتونياً بالكم للتحكم المباشر في العمليات الحيوية، وهو تطبيق تجاري قصير الأجل، ويمكن أن يفتح مصادر إيرادات جديدة ويوفر التكلفة والوقت.

وفي ضمان الجودة، توجد مستشعرات الألماس الكمومية للقياسات الحيوية المغناطيسية عالية الإنتاجية، وهي أيضاً في مرحلة تجارية، مع فوائد تشمل زيادة الإيرادات وتقليل الوقت والتكلفة.

دراسة حالة 1: موديرنا – تحسين الحمض النووي الريبي المرسال باستخدام الحوسبة الكمومية

أصبح الحمض النووي الريبي المرسال عنصراً محورياً في تطوير اللقاحات والأدوية من الجيل التالي. ومع هذا الابتكار يظهر تحدٍ يتمثل في التنبؤ بالطريقة التي تطوى بها سلسلة mRNA لتأخذ شكلها الوظيفي.

وهذه العملية شديدة التعقيد، إذ يزداد عدد الأشكال المحتملة للطي بصورة أسية مع طول التسلسل. وغالباً ما تفشل الأساليب الحالية في التقاط سمات أساسية مثل «العقد الكاذبة»، وهي طيات متداخلة تؤدي دوراً حاسماً في سلوك الحمض النووي الريبي. وتحد هذه الفجوات من الدقة وتقلل عدد المرشحين القابلين للاستمرار إلى المراحل التالية من تطوير الأدوية.

وتعمل موديرنا، وهي من الشركات الرائدة في تأسيس مجال أدوية mRNA، مع IBM لاختبار استخدام الحوسبة الكمومية للتغلب على هذه القيود.

وأجرى الفريق تجارب هجينة تجمع بين الحوسبة الكمومية والتقليدية باستخدام أحدث المعالجات الكمومية لدى IBM. وحتى مع قيود العتاد الكمومي الحالي، جاءت النتائج قابلة للمقارنة بالأساليب التقليدية، وقد توفر الأساليب الكمومية مستقبلاً مجموعة أكثر تنوعاً من البنى المحتملة التي يمكن للباحثين دراستها.

ويُعد «تنوع الحلول» مهماً لأنه يزيد عدد المرشحين الواعدين والفريدين الذين يدخلون إلى خط التطوير، ما يرفع فرص العثور على أدوية فعالة.

وفي التجارب المبكرة، اكتملت في غضون ساعات مسارات عمل كان من الممكن أن تستغرق أسابيع على تجمعات الحوسبة عالية الأداء باستخدام النهج الهجين.

وقد تساعد القدرة على نمذجة البنى بصورة أسرع وأكثر اكتمالاً في تقصير جداول التطوير وتقليل حالات الفشل المكلفة وتسريع وصول علاجات RNA الجديدة إلى المرضى.

ورغم أنه لا يمكن بعد قياس التكلفة الدقيقة لتشغيل الحوسبة الكمومية على نطاق الإنتاج، وضعت موديرنا معياراً واضحاً يتمثل في الوصول إلى تعادل في تكلفة الملكية، أي أن تصبح تكلفة تشغيل الحل الكمومي بكامل عناصره، بما في ذلك البنية التحتية والمواهب، قابلة للمقارنة مع أفضل البدائل التقليدية.

وتقدّر الشركة إمكانية تحقيق ذلك بحلول نهاية العقد، عندما يُتوقع ظهور أجهزة متحملة للأخطاء تضم نحو 100 كيوبت منطقي موثوق.

وقال أليكسي غالدا، المدير العلمي المساعد للخوارزميات والتطبيقات الكمومية في موديرنا:

«إثبات التفوق الكمومي وحده لا يكفي؛ فاعتبارات التكلفة بالغة الأهمية. وستأتي نقطة التحول بالنسبة لنا عندما نصل إلى تعادل تكلفة الملكية، بحيث يصبح الحل الكامل أقل تكلفة من أفضل نظام تقليدي».

وتستثمر موديرنا كذلك في بناء علاقات قوية داخل المنظومة لضمان الجاهزية، وتتعاون مع IBM في البنية التحتية الكمومية. كما تشارك في برنامج Q4Bio لمواءمة جهودها مع أصحاب المصلحة على المدى الطويل وضمان استمرارية العمل بعد المراحل التجريبية الأولى.

ولمعالجة النقص الأوسع في المواهب المتخصصة في الحوسبة الكمومية، تتعاون موديرنا مع جامعات رائدة لإنشاء برامج دكتوراه مشتركة، وتستخدم شراكات تدريبية، كما تنخرط مبكراً مع الجهات التنظيمية لتقليل مخاطر التبني.

ومن خلال بناء مسارات عمل وقواعد بيانات خاصة بها منذ الآن، تضع موديرنا نفسها في موقع يسمح لها بالتحرك بسرعة عندما يتحقق تعادل التكلفة، بما يفتح الباب لتصميم أكثر كفاءة لعلاجات RNA والقدرة على حل مسائل تستبعدها الأساليب التقليدية.

دراسة حالة 2: Qnity – فحص جزيئي أسرع بدقة على المستوى الكمومي

تؤدي الشركات الناشئة دوراً محورياً في إدخال التقنيات الكمومية إلى مجال الصحة من خلال الشراكة مع المؤسسات الكبرى والباحثين الأكاديميين.

وتتعاون Qnity، وهي شركة ناشئة مقرها الولايات المتحدة والبرازيل، مع شركة أدوية عالمية للتحقق من الجزيئات الحيوية الواعدة في سياق اكتشاف الأدوية.

وتستخدم منصة Qnity أقطاباً مصممة خصيصاً لقياس التقارب الجزيئي بين الجزيئات الحيوية وأهداف مختلفة ذات أهمية بدقة عالية. ويتيح هذا النهج للعلماء تقييماً أكثر موثوقية لما إذا كان الجزيء يمتلك القدرة على التقدم عبر مراحل تطوير دواء جديد.

وفي المشاريع التجريبية، تقارن Qnity دقة نظامها بطرق راسخة مثل رنين البلازمون السطحي، وهي أداة مستخدمة حالياً في أنظمة الإنتاج داخل صناعة الأدوية.

وكانت الأساليب التقليدية ذات قيمة كبيرة، لكنها كثيراً ما تواجه مشكلات في الحساسية، خصوصاً عند تحليل الجزيئات الصغيرة.

ويقدم نهج Qnity بيانات أعلى دقة عن هذه التفاعلات الجزيئية، بما يسرع اختيار الأهداف والتحقق منها في جميع مراحل اكتشاف الأدوية.

كما يتميز النظام بالمرونة؛ ففي حين يركز العمل الأولي على البروتينات، يمكن ضبط المنصة نفسها لدراسة الجزيئات الصغيرة، ما يوسع بدرجة كبيرة نطاق استخدامها المحتمل في البحوث الدوائية والاختبارات السريرية.

وبالنسبة إلى شركة الأدوية الشريكة، يوفر هذا التعاون وسيلة لمقارنة الاستشعار المتطور المدعوم بالكم مع الأساليب القياسية في القطاع، وبناء الثقة في التكنولوجيا.

أما بالنسبة إلى Qnity، فهو يوفر فرصة لتوليد مجموعات البيانات الواسعة اللازمة لإثبات القيمة على نطاق واسع، وجذب اهتمام الجهات التنظيمية، وضمان اعتماد الحل داخل خطوط البحث والتطوير المؤسسية.

ومن خلال الربط بين الشركات الناشئة والشركات الراسخة والباحثين الجامعيين، تفتح مشاريع من هذا النوع مساراً يسمح لتقنيات الاستشعار الكمومي بالانتقال من إثبات المفهوم إلى صميم البحوث الطبية الحيوية.

ويتراوح الأثر المتوقع من تسريع تحديد الجزيئات الحيوية المستخدمة في العلاجات الجديدة إلى إنشاء منصات تشخيصية أكثر دقة وأقل تكلفة، وظهور جيل جديد من الأدوات التحليلية القادرة على تجاوز حدود أنظمة القياس الحالية.

وقال دييغو ستون آيرس، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لـQnity:

«يمكن لعملنا أن يمهد الطريق لتحديد الجزيئات الحيوية الوظيفية التي تسرع اكتشاف أدوية جديدة، وقد يمتد مستقبلاً أيضاً إلى التشخيص المبكر والتدخلات شديدة الدقة في أمراض معقدة مثل ألزهايمر».

3. التقنيات الكمومية لمقدمي الرعاية

في الرعاية الصحية المباشرة، تعد السرعة والدقة والتكامل السلس للبيانات عوامل حاسمة لتحقيق نتائج أفضل للمرضى.

وتبدأ تقنيات الاستشعار الكمومي في التقاط الإشارات البيولوجية بمستويات جديدة من الحساسية أثناء انتقالها من البحث إلى التجارب السريرية المبكرة في التشخيص ومراقبة المرضى والتصوير الطبي.

كما تعزز الاتصالات الكمومية أمن البنية التحتية الحيوية داخل شبكات جهات التأمين ومقدمي الرعاية، في حين تظهر الحوسبة الكمومية إمكانات في إجراء عمليات تحسين متقدمة لتخطيط العلاج وعمليات المستشفيات والخدمات اللوجستية لسلاسل التبريد.

وتتقدم أنظمة عديدة نحو أشكال أقل تكلفة وأكثر قابلية للحمل، إلا أن المشاريع التجريبية تظهر بالفعل أن الحلول المدعومة بالكم يمكن أن تحسن النتائج السريرية والكفاءة التشغيلية.

ومن المستشفيات إلى العيادات، يحول مقدمو الرعاية الوعود الكمومية إلى رعاية طبية فعلية.

3.1 تقييم نضج حالات الاستخدام لدى مقدمي الرعاية

المرحلة الأولى: الجاهزية التجارية – من صفر إلى سنتين

هناك مجموعة أولى من التقنيات المدعومة بالكم دخلت بالفعل الاستخدام التجاري أو الاستخدام السريري المبكر.

وتشمل هذه الحالات منتجات مسوقة أو تطبيقات فعلية، وتمثل نقطة دخول التقنيات الكمومية إلى سير العمل المباشر في تقديم الرعاية، حيث يمكن مقارنة الأداء بالفعل بالمعايير القائمة ويستطيع التبني تحقيق عائد على الاستثمار في المدى القريب.

أمثلة تجارية

تخطيط القلب المغناطيسي MCG للتصوير القلبي.
المستخدمون النهائيون: معهد القلب والأوعية الدموية في جامعة وست فرجينيا وشبكة The Christ Hospital Health Network.
شريك المنظومة: Genetesis عبر نظام CardioFlux.

تحسين جدولة فترات غرف العمليات واستغلالها.
المستخدم النهائي: Baptist Health South Florida.
شريك المنظومة: Fujitsu.

إجراءات عملية لإطلاق القيمة

– تقييم حلول التصوير الكمومي وقياس المقايضات الاقتصادية والتشخيصية مقارنة بالوسائل الحالية واستكمالاً لها.

– اختبار أدوات جدولة مستوحاة من الكم داخل غرف العمليات لتحسين الاستخدام وتقليل الإلغاءات وزيادة معدلات الإنجاز.

– تتبع نتائج المرضى والوفورات في التكلفة وكفاءة سير العمل لإثبات القيمة.

ميزة التحرك المبكر: تحسين نتائج المرضى، وتقليل فترات الانتظار، وتحقيق كفاءات في التكلفة، وترسيخ الريادة في تطبيق الأدوات الكمومية في الرعاية السريرية.

المرحلة الثانية: جاهزية النماذج الأولية – من 3 إلى 5 سنوات

تقع أكبر مجموعة من حالات الاستخدام التي «يمكن اختبارها اليوم» ضمن هذه الفئة.

وهناك بالفعل تجارب مؤسسية ودراسات تحقق سريري قيد التنفيذ لهذه الحالات. وهي تمثل جبهة تحقيق ميزة تنافسية في المدى القريب، حيث يستطيع المتحركون مبكراً تأمين شراكات، والوصول إلى المواهب النادرة، وبناء مجموعات بيانات سريرية خاصة بهم.

أمثلة على النماذج الأولية

تخطيط مغناطيسية الدماغ باستخدام أجهزة قابلة للارتداء تعتمد على المغناطيسية المضخوخة ضوئياً OPM-MEG لتشخيصات الأطفال والأعصاب.
المستخدم النهائي: SickKids في تورونتو.
شريك المنظومة: Cerca Magnetics.

تخطيط القلب المغناطيسي المحمول أو بجانب السرير والمدعوم بالذكاء الاصطناعي.
المستخدم النهائي: Mayo Clinic.
شريك المنظومة: SandboxAQ.

خوارزميات مؤشرات حيوية كمومية لبيانات السرطان متعددة الوسائط.
المستخدم النهائي: جامعة شيكاغو.
شريك المنظومة: Infleqtion.

روابط بيانات مستشفى مؤمنة كمومياً.
المستخدم النهائي: مجموعة عبير.
شريك المنظومة: Quantasphere.

إجراءات عملية لتمكين جاهزية النماذج الأولية

– إطلاق تجارب في أقسام الأعصاب أو أمراض القلب لتقييم أداء OPM-MEG وتخطيط القلب المغناطيسي بجانب السرير باستخدام مجموعات حقيقية من المرضى.

– الشراكة مع المستشفيات أو شركات الاتصالات لإنشاء روابط مؤمنة بتوزيع المفاتيح الكمومية لنقل الصور أو السجلات الصحية الإلكترونية، ومقارنتها بمعايير الأمن السيبراني.

– تحديد مؤشرات أداء واضحة، مثل دقة التشخيص، والوقت اللازم للفرز الطبي، واستقرار تبادل المفاتيح، وعدد الاختراقات التي جرى تجنبها.

ميزة التحرك المبكر: الحصول على تشخيصات أسرع وأكثر دقة، وتقليل المخاطر السيبرانية، وتحسين ثقة المرضى في التعامل مع بياناتهم.

المرحلة الثالثة: الجاهزية التجريبية – من 6 إلى 10 سنوات

تتقدم مجموعة ثانية من التطبيقات من إثبات المفهوم نحو مرحلة النموذج الأولي.

ولا تعد هذه التطبيقات جاهزة بعد للاستخدام المؤسسي، لكن التجارب تظهر أن الأدوات الكمومية يمكنها تمثيل تعقيدات العالم الحقيقي بطرق تواجه الأساليب التقليدية صعوبة في التعامل معها.

وبالنسبة إلى مقدمي الرعاية، يشير ذلك إلى إمكانية تحقيق تخطيط علاجي أسرع وأكثر دقة ونتائج جراحية أفضل.

أمثلة تجريبية

مؤشرات حيوية للكشف المبكر عن سرطان الرئة باستخدام نمذجة هجينة كمومية-تقليدية للمؤشرات الحيوية.
المستخدم النهائي: Cleveland Clinic.
شريك المنظومة: IBM.

الشبكات العصبية الكمومية للتنبؤ بالمخاطر الجراحية.
المستخدم النهائي: مستشفى جامعة أوسترافا في التشيك.
شريك المنظومة: المركز الوطني للحوسبة الفائقة IT4Innovations.

ديناميكيات السوائل في تمدد الأوعية الدموية الدماغية.
المستخدم النهائي: مستشفى ألبرت أينشتاين اليهودي البرازيلي.
شركاء المنظومة: UNESP وQuaTI.tech.

إجراءات عملية لتمكين الجاهزية التجريبية

– المشاركة في تجارب تستخدم بيانات حقيقية لجدولة المستشفيات أو العلاج لمقارنة الأداء الكمومي بأفضل تقنيات التحسين التقليدي والذكاء الاصطناعي.

– تطوير مسارات عمل هجينة تستخدم أجهزة التلدين الكمومي أو الشبكات العصبية الكمومية لاستكمال التعلم الآلي في مجالات مثل التوظيف والتخطيط العلاجي ودعم القرارات الجراحية.

– الاستثمار في جاهزية القوى العاملة عبر تدريب فرق العمليات السريرية وعلماء البيانات على التحسين والنمذجة الكمومية.

– المشاركة في تشكيل معايير التقييم داخل اتحادات مع مقدمي رعاية آخرين لضمان إمكانية إعادة إنتاج النتائج، والتوافق التنظيمي، وتوفير القدرة الكافية مع نضج الأنظمة.

ميزة التحرك المبكر: تسريع النشر، وتحسين دقة العلاج، وتقليل المضاعفات وفترات انتظار المرضى.

المرحلة الرابعة: الجاهزية النظرية – أكثر من 10 سنوات

توجد تطبيقات تحولية أخرى ذات أفق زمني أطول، لكنها لا تزال نظرية وتتطلب اختراقات في العتاد القابل للتوسع وفي عمليات الدمج.

ومع ذلك، يمكن للنجاح أن يعيد بصورة جوهرية تشكيل الطريقة التي تتنبأ بها المستشفيات بالطلب، وتوزع بها الموارد، وتقدم من خلالها الرعاية الوقائية.

أمثلة نظرية

شبكات رعاية صحية مترابطة ومؤمنة كمومياً.
المستخدم النهائي: جامعة غراتس الطبية.
شركاء المنظومة: ID Quantique وfragmentiX وOPENQKD.

حلول تصوير طبي حيوي كمومي بجرعة منخفضة وتباين مرتفع.
المستخدم النهائي: مستشفى جامعة أوسترافا.
شريك المنظومة: المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا NIST.

إجراءات عملية لتمكين الجاهزية النظرية

– الانضمام إلى اتحادات استكشافية في نمذجة الأورام والشبكات الكمومية والتصوير الطبي الحيوي، مع مواءمة العمل بين المستشفيات ومزودي التكنولوجيا الكمومية.

– وضع أطر حوكمة لدمج البيانات السريرية الفورية في النماذج المدعومة بالكم، مع مراعاة الخصوصية والأخلاقيات والرقابة التنظيمية.

– متابعة خرائط تطور العتاد والمستشعرات عن كثب لضمان التعرف المبكر على المعماريات القابلة للتوسع، مثل الكيوبتات المتحملة للأخطاء ومصادر الفوتونات المتشابكة وأجهزة OPM المدمجة.

– بناء القدرات اللازمة للتحقق السريري من خلال الاستثمار في بروتوكولات قياس فعالية التكلفة والسلامة ودمج سير العمل بمجرد أن تصبح النماذج الأولية قابلة للاختبار.

ميزة التحرك المبكر: تأمين تبادل البيانات داخل شبكات المستشفيات وتقديم الرعاية الصحية، وتحسين سلامة وفعالية التشخيص الوقائي.

3.2 سلسلة القيمة الكمومية لمقدمي الرعاية

على امتداد رحلة رعاية المريض، بدأت المؤسسات الصحية في استكشاف التقنيات الكمومية بطرق تتوافق مع الوظائف الأساسية لتقديم الرعاية، بدءاً من التشخيص والعلاج وصولاً إلى العمليات وإدارة سلسلة الإمداد.

وعلى الرغم من أن معظم التطبيقات لا تزال في مراحل مبكرة، فإن مجموعة متزايدة من المشاريع التجريبية توضح كيف يمكن للاستشعار والحوسبة والاتصالات الكمومية تعزيز الدقة والكفاءة والأمان في سلسلة قيمة تقديم الرعاية.

في التشخيص والفحص، تشمل التطبيقات OPM-MEG القابل للارتداء لتشخيصات الأطفال والأعصاب، وخوارزميات المؤشرات الحيوية الكمومية لبيانات السرطان متعددة الوسائط، والكشف المبكر عن سرطان الرئة باستخدام النمذجة الهجينة، والتصوير الطبي الحيوي الكمومي منخفض الجرعة وعالي التباين. وتشمل الفوائد توفير الوقت والتكلفة وتعزيز النجاح السريري.

وفي تخطيط العلاج، يمكن استخدام الشبكات العصبية الكمومية للتنبؤ بالمخاطر الجراحية، بما قد يؤدي إلى تعزيز النجاح السريري وتقليل التكلفة.

وفي مراقبة المرضى، تشمل التطبيقات تخطيط القلب المغناطيسي المحمول أو المستخدم بجوار السرير والتصوير الطبي الحيوي المستمر منخفض الجرعة، مع فوائد محتملة في توفير الوقت والتكلفة وتحسين النتائج السريرية.

وفي عمليات المستشفيات، أصبحت جدولة فترات غرف العمليات وتحسين استخدامها ضمن التطبيقات التجارية القريبة، بما يسمح بتوفير التكلفة والوقت.

وفي التنسيق بين جهات التأمين ومقدمي الرعاية، تشمل التطبيقات روابط بيانات المستشفيات المؤمنة كمومياً وشبكات الرعاية الصحية الكمومية الآمنة المستمرة، مع فوائد تشمل خفض التكلفة وتقليل المخاطر.

دراسة حالة 3: Mayo Clinic – تخطيط القلب المغناطيسي الكمومي لتشخيص أمراض القلب

لا تزال أمراض القلب والأوعية الدموية السبب الرئيسي للوفاة على مستوى العالم، ومع ذلك فإن أدوات التشخيص المتاحة للأطباء تواجه غالباً مقايضات بين السرعة والدقة والتكلفة.

ويعد تخطيط كهربية القلب ECG الطريقة القياسية لتشخيص نقص التروية الحاد لدى المرضى الذين يعانون من ألم في الصدر. إلا أن لهذه التقنية قيوداً مهمة تساهم في التشخيص الزائد أو الناقص لدى ما يصل إلى 25% من المرضى.

وتستخدم Mayo Clinic خبرتها الطويلة وشراكاتها لدراسة تقنية جديدة هي تخطيط القلب المغناطيسي MCG.

وبالتعاون مع SandboxAQ، تجري Mayo دراسة رصدية في روتشستر تشمل 150 مريضاً يُشتبه في إصابتهم بمتلازمة الشريان التاجي الحادة. وتفترض الدراسة أن جهازاً جديداً لتخطيط القلب المغناطيسي يعتمد على تقنيات كمومية، إلى جانب تحليل بالذكاء الاصطناعي، يمكن أن يحسن تشخيص مرض الشريان التاجي.

وعلى خلاف الأساليب التقليدية، يقيس MCG المجالات المغناطيسية التي يولدها القلب، وهو أقوى مصدر مغناطيسي حيوي في جسم الإنسان.

وقد يفتح إدخال أجهزة MCG إلى البيئة السريرية إمكانات لتبسيط سير العمل، وتوفير بيانات أكثر ثراء، وربما اكتشاف الاضطرابات القلبية في وقت مبكر.

وتملك العيادة حالياً جهازين لـMCG في الموقع، وتتوقع الحصول على نتائج رئيسية خلال العام المقبل. ويعمل فريق أمراض القلب في Mayo بشكل وثيق مع باحثي الذكاء الاصطناعي لدراسة كيفية دمج بيانات MCG في أنظمة إعداد التقارير والسجلات الطبية الإلكترونية القائمة، بأقل قدر ممكن من المتطلبات الإضافية للبنية التحتية.

وقد جرى تحديد تحديين رئيسيين. الأول هو استكمال بحوث سريرية صارمة لإثبات الميزة الواضحة لـMCG وفعاليته من حيث التكلفة. والثاني هو وضع MCG باعتباره منصة تكنولوجية ذات مصداقية ضمن منظومة تتنافس فيها تقنيات تشخيص متعددة.

وبالنظر إلى المستقبل، تتصور Mayo مسارين. ففي المدى القريب، أي خلال 3 إلى 5 سنوات، قد يصبح MCG جزءاً قياسياً من المعدات الموجودة في العيادات الكبرى، بما يتيح فرزاً أكثر فعالية للمرضى الذين يعانون من ألم الصدر.

وبالتوازي، تتصور بحوث استكشافية بعيدة المدى تقودها SandboxAQ أجهزة محمولة يمكن استخدامها في الصيدليات أو المنازل، ما يوسع نطاق الرعاية الوقائية إلى المجتمعات المحلية.

وقد يؤدي انتشار هذه الأجهزة إلى تحويل رعاية القلب من التدخل التفاعلي بعد حدوث المشكلة إلى الوقاية الاستباقية، مع تحقيق وفورات في التكلفة تحتاج إليها النظم الصحية في أنحاء العالم.

دراسة حالة 4: جامعة شيكاغو وبرنامج Q4Bio – خوارزميات مؤشرات حيوية كمومية لبيانات السرطان متعددة الوسائط

تُعد المؤشرات الحيوية ضرورية لرعاية مرضى السرطان، إذ تساعد الأطباء على تحديد نوع السرطان واختيار العلاج المناسب.

لكن العثور على مؤشرات حيوية موثوقة تستفيد بالكامل من الكميات الهائلة والمعقدة من البيانات البيولوجية التي تُجمع من المرضى لا يزال أحد أصعب التحديات في علم الأورام.

وتعتمد الأساليب الحالية غالباً على مئات أو آلاف نقاط البيانات، التي يكون قياسها مكلفاً وتفسيرها صعباً، ولا تقدم دائماً مستوى الدقة المطلوب. والنتيجة هي قطاع ينفق عشرات المليارات من الدولارات سنوياً على اكتشاف المؤشرات الحيوية واختبارها دون مسار واضح لخفض التكلفة وزيادة الدقة.

وبدعم من برنامج Q4Bio، يدرس باحثون من جامعة شيكاغو ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وInfleqtion ما إذا كانت الحوسبة الكمومية تستطيع تحقيق خطوة مهمة إلى الأمام.

وركز الفريق على «اختيار السمات»، أي عملية تحديد أصغر مجموعة ممكنة من نقاط البيانات التي تمتلك أعلى قدرة على التنبؤ بنتائج السرطان.

وأظهر نهجهم أنه قد يكون من الممكن تصنيف عشرات أنواع السرطان باستخدام ما يتراوح بين 10 و35 جيناً فقط، بدلاً من مئات أو آلاف الجينات.

ويمكن لمجموعات المؤشرات الحيوية الأصغر والأكثر تركيزاً أن تقلل تكلفة الاختبارات بدرجة كبيرة، وتجعل النتائج أسهل في التفسير، وتحسن مدى قابلية تحويل نتائج البحوث إلى تطبيقات واقعية داخل العيادات.

وتبدو النتائج المبكرة واعدة. فقد أظهر الفريق أن الأساليب الكمومية يمكنها إبراز أنماط في مجموعات بيانات سرطانية كبيرة ومعقدة يصعب الكشف عنها باستخدام أفضل الأدوات الحالية.

ويجري الآن مقارنة هذا العمل بأفضل الأساليب التقليدية وتوسيعه وصولاً إلى تجارب عملية على أجيال جديدة من العتاد الكمومي.

وفي حال نجاحه، يمكن أن يساعد الأطباء بصورة أسهل على تحديد النسيج الأصلي للأورام التي انتشرت بالفعل، وقد يسمح مستقبلاً بالتنبؤ بالمرضى الأكثر احتمالاً للاستجابة لعلاجات محددة.

وقال ألكسندر تي. بيرسون من جامعة شيكاغو:

«يمكننا الآن أن نبدأ في رؤية الموارد التي سنحتاج إليها، وفهم الكيفية التي يمكن أن تغير بها التكنولوجيا الكمومية طريقة اكتشاف المؤشرات الحيوية واستخدامها في علاج السرطان».

4. التقنيات الكمومية للجهات المُمكِّنة

تعمل الجهات المُمكِّنة على بناء البنية التحتية والمعايير والأطر الأمنية اللازمة لدفع المشاريع الكمومية المخصصة للصحة إلى الأمام.

ومع وصول قوائم انتظار المرضى إلى مستويات قياسية، تواجه الأنظمة الصحية ضغوطاً متزايدة لتقديم رعاية أسرع وأكثر دقة ومرونة.

لكن تبني التقنيات المتقدمة يتعطل كثيراً عندما لا تكون البنية التحتية والمعايير والأطر الأمنية المناسبة متاحة. فلا تزال شبكات البيانات عرضة لتهديدات ناشئة، وتبطئ فجوات التشغيل البيني عملية الدمج السريري، كما تواجه المستشفيات عوائق في الوصول إلى الموارد الحاسوبية اللازمة لتقييم الحلول الجديدة.

وتواجه الحلول التشخيصية المتقدمة قيوداً خاصة في التبني، لأن المستشفيات تعمل ضمن ميزانيات رأسمالية محدودة، ويجب عليها استيفاء طبقات متعددة من المتطلبات التنظيمية قبل أن تصل أدوات التشخيص إلى المرضى.

كما تعاني مسارات تطوير المواهب من ضغوط كبيرة، إذ لا تزال البرامج التي تُعِد الأطباء وعلماء البيانات وموظفي تقنية المعلومات للعمل في مقدمة الرعاية المدعومة بالكم محدودة.

ومن دون عمل منسق، قد تبقى المشاريع التجريبية الواعدة معزولة بدلاً من أن تتحول إلى ممارسة يومية واسعة النطاق.

وسيتطلب تشكيل مستقبل الرعاية الصحية تعاون السلطات التنظيمية وهيئات وضع المعايير والوكالات الصحية العالمية والوطنية ومقدمي البنية التحتية، من أجل إنشاء قواعد واضحة لنشر التقنيات الكمومية وضمان وجود بنية تحتية تحمي صحة المرضى.

وتشمل عوامل التمكين الرئيسية: الجهات التنظيمية، والبنية التحتية والأمن، والتدريب والقوى العاملة، وآليات التمويل، والتشغيل البيني، وبيئات الاختبار المشتركة بين مقدمي الرعاية والقطاع الصناعي.

4.1 بناء ركائز تمكين الرعاية الصحية

يشكل عدم اليقين التنظيمي عائقاً يؤخر إتاحة التقنيات المتقدمة التي يمكن أن تدعم أنظمة صحية أفضل.

ويُعد وجود إطار قوي وأخلاقي أمراً ضرورياً للحفاظ على الزخم وبناء الثقة، مع تحقيق التوازن بين الابتكار وسلامة المرضى.

وبالنسبة إلى الأجهزة الكمومية، سيعتمد مسار التبني على معايير صارمة للسلامة والأخلاقيات وأدلة واضحة ناتجة عن التجارب السريرية.

وستحتاج الجهات التنظيمية إلى إثبات أن هذه الابتكارات تحقق فوائد واضحة دون إدخال مخاطر جديدة، مثل التعرض للبيئات شديدة البرودة أو المجالات المغناطيسية.

كما يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي المعززة كمومياً أن تخلق تحيزاً خوارزمياً أو تفتقر إلى قابلية التفسير، ما يثير قضايا أخلاقية عند اتخاذ قرارات العلاج الطبي.

ولهذا تعد الأطر التنظيمية ضرورية لتوفير المصداقية والثقة اللازمتين لنقل التكنولوجيا الكمومية من وعد تجريبي إلى واقع سريري.

ولا يقل بناء بنية تحتية صحية قوية وآمنة تعقيداً. فالمؤسسات الصحية تقدم خدمات حرجة يمكن لأي اختراق فيها أن يهدد سلامة المرضى وسرية السجلات الطبية.

وخلال السنوات الأخيرة، ارتفعت الهجمات السيبرانية بدرجة كبيرة. وقد أظهرت حوادث الفدية الإلكترونية في قطاع الصحة أن تعطيل أنظمة معالجة البيانات يمكن أن يتسبب مباشرة في مشكلات حادة في تقديم الخدمات الطبية، بما في ذلك التأثير في القدرة على معالجة منتجات الدم وإجراء عمليات نقل الدم بكفاءة.

ولن تكتفي الاتصالات الكمومية بحماية البيانات في الوقت الحالي والمستقبل، بل ستساعد كذلك مقدمي الرعاية الصحية على التركيز على أنشطتهم الأساسية.

وبدأت معايير ما بعد الكمومية تُدمج بالفعل في الأسس التقنية لأنظمة المعلومات الصحية، في حين تحتاج أطر التشغيل البيني إلى التطور لتمكين تبادل البيانات بصورة آمنة بين الأنظمة.

كما تعمل بيئات الاختبار المشتركة بين مقدمي الرعاية والصناعة على التحقق من نماذج جديدة للحماية لضمان المرونة في مواجهة التهديدات المستقبلية.

وفي الوقت نفسه، يتوسع الوصول إلى البنية التحتية من خلال المنصات السحابية والأنظمة المحلية والموارد المتكاملة التي تجمع بين الحوسبة عالية الأداء والحوسبة الكمومية، ما يتطلب أنظمة مترابطة وآمنة.

وتوجد فجوة كبيرة في عدد المتخصصين الذين يمتلكون خبرة في التكنولوجيا الكمومية داخل قطاع الرعاية الصحية.

ومن الضروري زيادة البرامج الأكاديمية والتدريبية لبناء المواهب اللازمة، بدءاً من أطباء القلب المدربين على الابتكارات الكمومية، وصولاً إلى خبراء الكم الذين يجمعون بين مهارات علم الأحياء والإحصاء وعلوم الكمبيوتر لتطوير الخوارزميات.

وأخيراً، ستكون الحوافز العامة والخاصة محورية لدفع المشاريع الكمومية المخصصة للصحة إلى الأمام.

وتدعم مؤسسات بحثية وتمويلية بالفعل برامج وتحديات لتسريع الحلول الاختراقية، بينما تنشئ هيئات حكومية برامج ومنحاً مخصصة للبحوث الطبية الحيوية الكمومية.

وعلى المدى الأطول، سيكون الاستثمار المستدام وآليات التمويل المبتكرة ضروريين ليس فقط لتوسيع المشاريع التجريبية الواعدة، بل أيضاً لترسيخ الكم كركيزة دائمة وموثوقة داخل منظومة الرعاية الصحية.

المرحلة الأولى: تأسيس القواعد – من صفر إلى سنتين

يتركز الاهتمام الفوري على بناء الأسس التقنية والمؤسسية التي تسمح بدخول التقنيات الكمومية إلى منظومة الرعاية الصحية بصورة آمنة.

ويشمل ذلك دمج معايير التشفير، وإنشاء أولى الروابط الآمنة بين المستشفيات، وتوفير الوصول إلى البنية التحتية الكمومية، وإطلاق برامج تمويل تخفض مخاطر الاستثمار وتشجع مشاركة الشركات الناشئة.

عوامل التمكين الرئيسية

– اعتماد بروتوكولات التشفير لما بعد الكم عبر الأسس التقنية لنظم المعلومات الصحية وأطر المشتريات.

– إطلاق تجارب لتوزيع المفاتيح الكمومية بين المستشفيات للتحقق من الاتصالات الكمومية الآمنة في البيئات السريرية.

– إنشاء برامج تمويل موجهة تقلل عوائق الاستثمار أمام الشركات الناشئة ومجموعات البحث.

– وضع أدلة أساسية للحوكمة والامتثال لتوحيد ممارسات التبني المبكر.

كيف نتحرك الآن

– إطلاق تحديات موجهة بالمهام في مجال الكم للصحة، تجمع الشركات الناشئة والأطباء والأوساط الأكاديمية والشركاء الصناعيين.

– تحديث الأسس التقنية ومعايير الأمن السيبراني لتضمين تشفير ما بعد الكم.

– نشر أولى التجارب في المستشفيات التي تستخدم توزيع المفاتيح الكمومية، مع إجراءات تشغيل موحدة.

– توفير خدمات متوافقة تتيح الوصول إلى الحوسبة عالية الأداء والحوسبة الكمومية لأغراض التجارب الصحية.

– إدراج معايير الجاهزية الكمومية ضمن المنح الموجهة للتقنيات الصحية في مراحلها المبكرة.

ميزة التحرك المبكر: خفض مخاطر الأمن السيبراني وزيادة المرونة، وإثبات الدمج الآمن للتقنيات الكمومية، وجذب الشركات الناشئة إلى المنظومة من خلال تقليل عوائق الاستثمار.

المرحلة الثانية: التوسع عبر الأنظمة الصحية – من 3 إلى 6 سنوات

عندما تثبت المعايير والمشاريع التجريبية الأولى نجاحها، تتحول الأولوية نحو التوسع عبر الأنظمة الصحية.

وفي هذه المرحلة، تعمل الجهات المُمكِّنة على توسيع بيئات الاختبار الآمنة، ودمج الأنظمة الكمومية مع البنى الوطنية للحوسبة عالية الأداء، ومواءمة معايير المشتريات، وتوسيع مسارات تطوير المواهب.

كما تساعد استمرارية التمويل العام والخاص وبرامج تسريع الشركات على ضمان قدرة الشركات الناشئة على تجاوز مرحلة التجارب والمساهمة في تبني التقنيات على مستوى النظام بأكمله.

عوامل التمكين الرئيسية

– تحقيق توافق وطني حول معايير توزيع المفاتيح الكمومية وتشفير ما بعد الكم ودمج الحوسبة عالية الأداء عبر المستشفيات والهيئات المختلفة.

– دمج الحوسبة عالية الأداء والحوسبة الكمومية داخل الحواسيب الفائقة الوطنية.

– توسيع بيئات اختبار الاتصالات الكمومية الصحية لتشمل مجالات سريرية متعددة.

– ضمان استمرارية التمويل العام والخاص للمسرعات واتحادات البحوث التطبيقية.

– توسيع برامج القوى العاملة التي تربط الجامعات بالمستشفيات والصناعة.

كيف نتحرك الآن

– إدراج مؤشرات تقييم توزيع المفاتيح الكمومية ومعايير الجاهزية الكمومية ضمن المشتريات الصحية وعمليات الاعتماد.

– نشر النتائج ومؤشرات الأداء التي جرى التحقق منها في بيئات الاختبار الموسعة لدفع التشغيل البيني.

– دمج المحاكاة الكمومية ومسارات البيانات الآمنة في أنظمة الحوسبة الوطنية عالية الأداء.

– توسيع برامج التسريع وتطوير المواهب.

– ربط التمويل بحالات استخدام صحية مثبتة لدعم الانتقال من المشاريع التجريبية إلى الإنتاج الفعلي.

ميزة التحرك المبكر: فتح مسارات أمام الشركات الناشئة للتوسع إلى ما بعد مرحلة التجارب، وتزويد المستشفيات والصناعة بحلول كمومية متوافقة وقابلة للاستخدام الإنتاجي، وتحسين الجدوى الاقتصادية والكفاءة التشغيلية من خلال بنية تحتية آمنة وقابلة للتوسع.

المرحلة الثالثة: التحول إلى مكوّن مؤسسي دائم – من 7 إلى 10 سنوات

تتمثل الأولوية الأطول أجلاً في دمج الكم داخل منظومة الرعاية الصحية كمكوّن منظم ودائم وممول من البنية التحتية الوطنية.

ويشمل ذلك التمويل المشترك للشبكات القارية الآمنة، ومواءمة المعايير مع الأطر التنظيمية، وبناء آليات تمويل طويلة الأمد تحافظ على التبني بعد انتهاء البرامج التجريبية.

وفي هذه المرحلة، تضمن الاستثمارات العامة والخاصة أن يصبح الكم جزءاً من العمود الفقري للرعاية الصحية بدلاً من أن يظل إضافة تجريبية.

عوامل التمكين الرئيسية

– أطر عابرة للحدود لمشاركة البيانات تدمج الأمن الكمومي في التبادل السريري والبحثي.

– استثمارات عامة وخاصة طويلة الأجل مخصصة لشبكات الكم الصحية.

– مواءمة قواعد التعويض والاعتماد والمشتريات مع المعايير الآمنة كمومياً.

– أطر حوكمة تسمح بالتنسيق الدولي والتشغيل البيني والرقابة.

كيف نتحرك الآن

– التمويل المشترك لشبكات كمومية صحية على المستوى القاري لربط المستشفيات ومراكز البحث.

– إضفاء الطابع الرسمي على التنسيق متعدد الأطراف لمواءمة المعايير وتسريع الثقة في تبادل البيانات الصحية عبر الحدود.

– إنشاء بيئات تنظيمية تجريبية لإدارة الامتثال مع تحول الكم إلى جزء متكامل من البنية التحتية للصحة الرقمية.

– ضمان تمويل طويل الأجل من القطاعين العام والخاص لتوسيع البنية التحتية الكمومية الصحية ودفع الابتكار متعدد الوظائف.

– إدراج المتطلبات الآمنة كمومياً في سياسات التعويض والاعتماد والمشتريات الوطنية.

ميزة التحرك المبكر: إنشاء الحوكمة والمعايير والبنية التحتية التي تدمج التكنولوجيا الكمومية كعنصر موثوق في الأنظمة الصحية، مع ضمان تبادل آمن للبيانات، واستمرار التعاون بين القطاعين العام والخاص، وتحويل الاختراقات الناشئة بأمان إلى نتائج أفضل للمرضى.

4.2 سلسلة القيمة الكمومية للجهات المُمكِّنة

من التمويل والمعايير إلى البنية التحتية والقوى العاملة، تتخذ مجموعة متزايدة من الجهات المُمكِّنة إجراءات منسقة لإعداد منظومة الصحة لاعتماد الكم.

وتشمل هذه الجهود دمج الأطر الأمنية، وبناء بيئات الاختبار، وتمويل المشاريع الابتكارية الجديدة، وتوسيع الشبكات.

ولا تزال مبادرات عديدة في مرحلة التأسيس، إلا أن أمثلة مختارة تُظهر بالفعل كيف يمكن للجهات المُمكِّنة الحد من المخاطر النظامية، وجذب الاستثمار، وتهيئة الظروف للشركات الناشئة والمؤسسات لتوسيع حلولها الكمومية في الرعاية الصحية.

في التمويل والحوافز، يمكن إطلاق تحديات كمومية موجهة للصحة في مرحلة التأسيس خلال أول سنتين للحد من مخاطر الاستثمار، ثم المشاركة في تمويل بناء شبكات آمنة واسعة النطاق على أفق 7 إلى 10 سنوات لتقليل المخاطر والتكاليف.

وفي المعايير والتشغيل البيني، يمكن اعتماد تشفير ما بعد الكم ضمن الأسس التقنية لأنظمة الصحة في المدى القريب، ثم إدراج معايير تقييم توزيع المفاتيح الكمومية في المشتريات والضمان خلال مرحلة التوسع.

وفي الأمن السيبراني وحوكمة البيانات، يمكن إنشاء روابط QKD بين المستشفيات في المدى القريب، واستخدام بيئات اختبار الرعاية الصحية لتعزيز العمليات ونشر مؤشرات الأداء خلال مرحلة التوسع، ثم التقدم نحو بنية صحية كمومية واسعة النطاق على المدى الأطول.

وفي توفير البنية التحتية، يمكن إتاحة وصول إلى أنظمة كمومية بمستوى يناسب الرعاية الصحية عبر السحابة والحوسبة عالية الأداء، ونشر بيئات اختبار كمومية داخل المستشفيات في المدى القريب، ثم دمج الحوسبة عالية الأداء والأنظمة الكمومية في الحواسيب الفائقة الوطنية خلال مرحلة التوسع.

وفي تنسيق المشاريع التجريبية وبيئات الاختبار، يمكن استخدام المواقع الشريكة لتنفيذ تجارب صحية تتعلق بالبيانات الطبية والسجلات الصحية والتصوير، ونشر الأساليب والمقاييس، إلى جانب إنشاء بيئات اختبار مشتركة بين مقدمي الرعاية والصناعة حول تبادل البيانات الآمن والمسارات السريرية.

وفي التدريب وتطوير القوى العاملة، يمكن إطلاق مسارات مواهب مخصصة للكم والصحة، وتمويل برامج وطنية لتطوير القوى العاملة في علوم وتكنولوجيا المعلومات الكمومية، بما يؤدي إلى توسيع قاعدة المواهب وتقليل مخاطر الاستثمار.

دراسة حالة 5: Q4Bio – تسريع تطبيق الحوسبة الكمومية في صحة الإنسان

أُطلق برنامج Q4Bio في سبتمبر 2023 بتمويل قدره 50 مليون دولار لتسريع تطبيقات الكم في علم الأحياء.

وجرى تصميم البرنامج على نمط التحديات البحثية عالية الطموح، ولكن بتفويض عالمي، بهدف الانتقال من تحديد المشكلة إلى عرض جدوى الحلول على عتاد حقيقي خلال ثلاثين شهراً فقط.

ويتكون Q4Bio من ثلاث مراحل.

حددت المرحلة الأولى المشكلات الصحية الأكثر احتمالاً للاستفادة من الأساليب الكمومية، وبدأت باثني عشر فريقاً.

ودعمت المرحلة الثانية ثمانية فرق في عمليات محاكاة الخوارزميات والتحقق منها.

أما المرحلة الثالثة فتدعم حالياً ستة فرق نهائية مطالبة بإظهار حلول عاملة على الحواسيب الكمومية المتاحة في المدى القريب.

وتجمع هذه الشراكات فرقاً متعددة التخصصات من الجامعات والشركات الناشئة وشركات التكنولوجيا والمختبرات الوطنية وقادة الرعاية الصحية.

ويضم كل فريق خبرات في العتاد والبرمجيات وعلم الأحياء لضمان أن تكون الخوارزميات صارمة من الناحية العلمية وذات صلة مباشرة بالاحتياجات السريرية.

الفرق الستة النهائية

Algorithmiq وIBM وCleveland Clinic.

Nottingham وPhasecraft وQuEra.

Harvard وMIT وQuEra.

Infleqtion وMIT وجامعة شيكاغو.

جامعة أكسفورد وجامعة كامبريدج ومعهد Wellcome Sanger.

جامعة ستانفورد وNASA وجامعة براون وVirginia Tech وجامعة Michigan State ومختبر Lawrence Berkeley الوطني.

ولا يتمثل هدف البرنامج في انتظار ظهور أجهزة ناضجة بالكامل، وإنما في إثبات تقدم ذي معنى باستخدام الحواسيب الكمومية المتوقع توفرها خلال السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة، أثناء استمرارها في التطور نحو النضج التقني.

ومن خلال اشتراط حلول يمكن تحقيقها ضمن هذا الإطار الزمني، يساعد Q4Bio على سد الفجوة بين العتاد الناشئ والتطبيقات الصحية الملحة.

كما يُطلب من الفرق مقارنة مناهجها بأفضل الخوارزميات التقليدية المتاحة في الرعاية الصحية، لضمان قياس التقدم مقابل أقوى المعايير الحالية لا مقابل خطوط أساس نظرية فقط.

وبالنسبة إلى Q4Bio، يُقاس النجاح بإنشاء أطر تربط المشكلات البيولوجية بالحلول الكمومية من البداية إلى النهاية، بما يؤدي إلى نتائج علمية ذات معنى ويبني في الوقت نفسه الثقة اللازمة للتبني.

وبدأت الفرق بالفعل في جذب تمويل وشراكات إضافية، ما يوسع أثر البرنامج إلى ما يتجاوز استثماره الأولي.

وقال شيهان ساجد، مدير برنامج Q4Bio:

«في مجال سريع الحركة وشديد التنافس مثل الصحة وعلوم الحياة، يعد انتظار نقطة تحول واضحة استراتيجية محفوفة بالمخاطر وقد يجعلك تتأخر عن الآخرين؛ وإذا حدث ذلك فقد يصبح اللحاق بهم غير محتمل، إن لم يكن مستحيلاً. وستكون الأفضلية لمن يتحركون بينما يتردد الآخرون».

دراسة حالة 6: Merck – دفع الابتكار الكمومي من خلال القوة الجماعية

تُعد Merck عضواً مؤسساً في اتحاد التكنولوجيا والتطبيقات الكمومية QUTAC، الذي أُنشئ لاستكشاف الكيفية التي يمكن بها للحوسبة الكمومية، بالتعاون مع شركات أخرى، استكمال الأساليب الحالية المستخدمة في تطوير المواد والأدوية.

وتواجه تقنيات المحاكاة الجزيئية التقليدية مقايضات لا يمكن تجنبها تجعلها إما محدودة الدقة أو مقيدة بحجم الأنظمة التي تستطيع نمذجتها.

ويخلق ذلك اختناقات أمام الابتكار في الصناعات الدوائية والمواد المتقدمة، حيث تكون الدقة الأعلى والقدرة على دراسة أنظمة أكبر بالغتي الأهمية في كثير من الحالات.

ومن خلال QUTAC، تتعاون Merck مع BASF وBoehringer Ingelheim وغيرهما من قادة الصناعة الألمان ضمن بيئة قبل تنافسية.

ويعمل الأعضاء معاً على تطوير ملكية فكرية مشتركة، وتحديد مشكلات مرجعية، ووضع معايير توجه تطوير الخوارزميات والعتاد نحو تطبيقات ذات أثر صناعي قابل للقياس.

ومن خلال تقديم حالات استخدام في البحث والتطوير وبيانات وخبرات علمية، تساعد Merck على ضمان تمثيل أبرز التحديات في الكيمياء والصناعات الدوائية في المراحل المبكرة من بناء المنظومة.

ويهدف هذا العمل إلى إدماج مكونات كمومية في مسارات البحث والتطوير القائمة، والتغلب على المقايضة بين الدقة والكفاءة في المحاكاة الجزيئية، ووضع معايير للمشكلات ذات الأهمية الصناعية.

كما يهدف إلى إنشاء ملكية فكرية مشتركة تقلل مخاطر الاستكشاف المبكر، وتعزيز السيادة الرقمية لأوروبا من خلال ضمان إدراج التحديات المهمة في الصحة والمواد ضمن عملية تصنيع التقنيات الكمومية على نطاق صناعي.

ويضع هذا النهج Merck في موقع المستخدم والجهة المُمكِّنة معاً.

فمن خلال المشاركة في تشكيل الأطر المشتركة وتطوير الملكية الفكرية بصورة تعاونية، تدعم الشركة طموحات السيادة الرقمية، وتساعد في الوقت ذاته على سد الفجوة بين البحث العلمي عالمي المستوى والريادة التجارية.

ويبين انخراط الشركة كيف يمكن للجهات الصناعية تعزيز أسس منظومة كمومية ناشئة مع إعداد خطوط تطويرها الخاصة للاستفادة من الاختراقات المستقبلية.

وقال فيليب هارباخ، الرئيس العالمي للابتكار الرقمي في مجموعة Merck:

«لا يزال تطوير خوارزميات كمومية فعالة تحدياً كبيراً يجب علينا التغلب عليه. إنها رحلة طويلة تنتظرنا، لكنها رحلة تستحق خوضها».

دراسة حالة 7: مجموعة عبير – تأمين بيانات الرعاية الصحية استعداداً لعصر ما بعد الكم

تُعد مجموعة عبير، وهي مقدم إقليمي للرعاية الصحية، واحدة من أكبر مجموعات الرعاية الصحية ميسورة التكلفة في المملكة العربية السعودية، وتخدم أكثر من أربعة ملايين مريض سنوياً.

وتحظى سرية المرضى والطبيعة السرية للسجلات الصحية الإلكترونية بأهمية قصوى لدى المجموعة من النواحي الأخلاقية والتشغيلية والتنظيمية.

ومع الارتفاع الأخير في الهجمات السيبرانية المدعومة بالذكاء الاصطناعي واحتمال تعرض البيانات للخطر مستقبلاً نتيجة ظهور الحوسبة الكمومية، تسعى عبير إلى تحقيق أمن طويل الأمد من خلال حل آمن كمومياً.

وستساعد Quantasphere، وهي شركة للاتصالات الكمومية، مجموعة عبير على حماية بيانات المرضى وضمان أمن عمليات الرعاية الصحية من التهديدات السيبرانية.

وقد وقعت الشركتان مذكرة تفاهم لتنفيذ الحلول الكمومية على مرحلتين.

وستمكن المرحلة الأولى عيادات عبير وموظفيها العاملين عن بعد من تبادل المعلومات بصورة آمنة باستخدام محرك إنتروبيا كمومي قائم على واجهة برمجية.

ويستفيد هذا المحرك من التشابك الكمومي لتوفير أعلى مستوى من العشوائية لمفاتيح التشفير، بحيث تبقى السجلات والاتصالات السرية محمية دون الحاجة إلى تركيب معدات إضافية داخل العيادات.

وستضيف المرحلة الثانية محرك إنتروبيا كمومياً داخل الموقع، ما يعزز حماية الشبكات الداخلية الحرجة في المنشآت والأجهزة المحمولة الحساسة.

وستمنح هذه القدرة المتقدمة عبير سيطرة كاملة على أنظمتها الأمنية، وتدعم الاتصالات الآمنة بين العيادات والطواقم الطبية والشركاء الخارجيين.

وبذلك، ستصبح مجموعة عبير من بين أوائل مقدمي الرعاية الصحية في المملكة العربية السعودية الذين يستخدمون التكنولوجيا الكمومية لحماية بيانات المرضى.

وقال أحمد ألونغال، نائب الرئيس التنفيذي في مجموعة عبير:

«تلتزم مجموعة عبير بالبقاء في طليعة جميع التطورات التكنولوجية. وستقلل شراكتنا مع Quantasphere ميزانية الأمن السيبراني لدينا بنسبة 50%، بما يخلق إطاراً قوياً وطويل الأمد لحماية بياناتنا ويضمن امتثالنا الكامل للمتطلبات التنظيمية حتى قبل دخولها حيز التنفيذ».

5. الإجراءات الاستراتيجية لمبتكري الرعاية الصحية

ضرورات رئيسية لإطلاق كامل إمكانات الكم في قطاع الصحة

يشترك القادة في قطاعي الصحة وعلوم الحياة في أولويات مشتركة تشكل الاستثمارات والتحالفات الاستراتيجية والعمليات والمواهب.

ويمكن للمبتكرين تعزيز ريادتهم في الابتكار من خلال الجمع بين دعم الإدارة التنفيذية والتمويل المستدام للبحث والتطوير والتعاون قبل التنافسي، إلى جانب الجهود الرامية إلى دمج الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء والكم عبر مسارات الاكتشاف والشراكات ومنصات التشخيص الناشئة.

وفي المقابل، يمكن لمقدمي الرعاية تعزيز أداء أنظمة الصحة من خلال دمج معماريات آمنة كمومياً ضمن خرائط طريق الصحة الرقمية، واختبار برامج التحسين في سلاسل الإمداد والجدولة، وإعداد استراتيجيات للمشتريات التكنولوجية تدمج الاستشعار الكمومي والخدمات اللوجستية الجاهزة للمستقبل.

أما الجهات المُمكِّنة فيمكنها تسريع التبني المسؤول من خلال تنسيق مسارات التمويل، وتطوير معايير التشغيل البيني، ومواءمة خرائط طريق القطاع العام مع التشفير الآمن كمومياً والجاهزية التنظيمية.

وتشكل هذه الرؤى مجتمعةً أساساً يربط أولويات القطاع بمسارات عمل قابلة للتنفيذ، ويوضح كيف يمكن للتقنيات الكمومية تحقيق نتائج ملموسة في البحث وتقديم الرعاية والحوكمة.

5.1 إجراءات استراتيجية مشتركة

– بناء شراكات منسقة لتسريع الابتكار الكمومي في جميع أنحاء المنظومة. فالتعاون بين المؤسسات الصحية ومطوري التكنولوجيا الكمومية والمنصات السحابية ومؤسسات البحث يسمح باستكشاف الأساليب الناشئة وتحسينها بما يتماشى مع أولويات الابتكار الصحي. كما تساعد الحلول المصممة بصورة مشتركة على الحد من المخاطر المتعلقة بالوصول والدمج وقيود سلسلة الإمداد.

– المشاركة في جهود قبل تنافسية ومنظمة ومتعددة التخصصات لتطوير التحقق من أدوات الحوسبة والاستشعار الكمومي. ويسمح الانخراط في معايير نمذجة جماعية ودراسات تقييم مشتركة ومجموعات عمل عابرة للتخصصات لأصحاب المصلحة بتحديد معايير التحقق التي ستوجه تقييم التقنيات الكمومية. كما يساعدهم على تحديد المجالات التي تحقق فيها هذه الأساليب مكاسب تقنية حقيقية، والتعرف على تقنيات الاستشعار التي تظهر جدوى سريرية مبكرة وموثوقة في البيئات البحثية وبيئات تقديم الرعاية.

– تنسيق استراتيجيات التحديث والاستثمار لتعزيز المرونة الرقمية الآمنة كمومياً وجاهزية المنظومة ككل. وتؤدي مواءمة برامج التحول الرقمي مع الاستعداد لتشفير ما بعد الكم ومبادئ التصميم المرن تشفيرياً والاستثمار المشترك في البنية التحتية الآمنة وتنمية المواهب إلى تعزيز حماية البيانات وبناء القدرات المطلوبة للتبني المسؤول على مستوى القطاع.

5.2 المبتكرون

– ضمان دعم الإدارة التنفيذية العليا لتوجيه استكشاف التقنيات الكمومية نحو الأهداف العلمية ذات الأولوية. فالتوافق التنفيذي يوفر توجيهاً واضحاً للمجالات التي يمكن فيها للتجارب الكمومية دعم أولويات البحث والتطوير الأساسية، كما يضمن تطوير المؤسسة للقدرات والهياكل اللازمة لتقييم المناهج الناشئة مع تقدمها في النضج.

– دمج الذكاء الاصطناعي وأنظمة الحوسبة المتقدمة عبر البحث والتطوير للاستفادة من الأثر المشترك لتقنيات الجيل التالي. وتتيح الجهود المنسقة بين فرق الاستراتيجية والبحث والتطوير والتكنولوجيا إدخال الأساليب الكمومية إلى جانب النمذجة المدعومة بالذكاء الاصطناعي والمحاكاة عالية الأداء، بما يوسع نطاق الأسئلة البيولوجية التي يمكن التعامل معها حسابياً.

– تطوير القياس والابتكار المختبري المدعوم بالكم في المجالات التي تسيطر فيها فرق البحث والتطوير على سير العمل العلمي. ويساعد تقييم تقنيات المختبر والقياس الناشئة المعززة كمومياً، مثل الاستشعار المتقدم والقراءة الجزيئية وأدوات القياس الدقيقة، فرق البحث والتطوير على تحديد المجالات التي يمكن فيها للقدرات الجديدة رفع جودة البيانات، وتقليل الاختناقات التجريبية، أو إتاحة رؤية أعمق للعمليات البيولوجية التي لا تستطيع الأدوات الحالية قياسها بصورة موثوقة. ويدعم ذلك اكتشافاً مبكراً أكثر موثوقية ويقوي الأساس العلمي اللازم لنقل النتائج إلى التطبيقات السريرية.

5.3 مقدمو الرعاية

يمكن تحويل عمليات الرعاية الصحية من خلال حل تحديات التحسين المعقدة، مثل التنبؤ بالطلب وجدولة العمليات الجراحية وإدارة المخزون.

– تطبيق حماية آمنة كمومياً للأنظمة السريرية وأسطول الأجهزة وتدفقات بيانات المستشفيات. فترقية تبادل السجلات الصحية الإلكترونية، واتصالات الأجهزة الطبية، وحركة البيانات داخل المستشفى إلى معماريات متوافقة مع تشفير ما بعد الكم وجاهزة لتوزيع المفاتيح الكمومية، تحمي مسارات الرعاية الحرجة من مخاطر فك التشفير على المدى الطويل.

ويساعد التركيز على المجالات ذات التعرض المرتفع، مثل نقل الصور الطبية، والمراقبة عن بُعد، وأنظمة الصيدليات، والواجهات بين المستشفيات وشركاء التشخيص، على ضمان بقاء المعلومات السريرية الحساسة محمية مع تطور معايير التشفير.

– إطلاق برنامج عمليات من الجيل التالي يختبر التحسين المستوحى من الكم لتحقيق التميز التشغيلي في تقديم الرعاية الصحية. ويتيح تطبيق الأساليب المستوحاة من الكم في الجدولة والتنبؤ وتخصيص الموارد إنشاء نماذج تشغيل أكثر تكيفاً، وتحسين المواءمة بين العاملين والقدرة السريرية، وزيادة استجابة أنظمة الرعاية المعقدة.

– دمج الاستشعار الكمومي وأدوات دعم القرار التشخيصي في عمليات التقييم السريري والمشتريات. ويساعد تقييم تقنيات الاستشعار الناشئة والتشخيص الحسابي ضمن عمليات الفرز والتصوير والمراقبة على تحديد حالات الاستخدام عالية الجدوى، ومواءمة متطلبات الأجهزة مع الاستراتيجيات السريرية طويلة الأجل، وإعداد الأنظمة الصحية لاعتماد قدرات تشخيصية من الجيل التالي.

ومن شأن ذلك تحسين النتائج السريرية وخفض تكاليف العلاج في المراحل اللاحقة ودعم نماذج رعاية استباقية.

5.4 الجهات المُمكِّنة

– قيادة مجموعات عمل متعددة الأطراف لتحديد الكيفية التي يندمج بها التشفير الآمن كمومياً ضمن معايير التشغيل البيني الصحية الناشئة. وبالنسبة إلى المؤسسات الصحية، يشمل ذلك إدخال خوارزميات تشفير مقاومة للكم وتوزيع المفاتيح الكمومية ضمن البروتوكولات الجديدة.

– نشر إرشادات قطاعية للرعاية الصحية بشأن الانتقال إلى التشفير الآمن كمومياً، بما يتوافق مع الجداول الزمنية للمعايير الوطنية. ويجب على المؤسسات تكييف حلول التشفير الخاصة بها للامتثال للمعايير الجديدة دون تعطيل رعاية المرضى.

وتتحرك بعض الجهات بالفعل في هذا الاتجاه، إذ أصبحت متطلبات المرونة التشفيرية على مدار دورة حياة الأجهزة الطبية جزءاً متزايد الأهمية من إرشادات الأمن السيبراني الخاصة بالأجهزة الصحية.

– إلزام جميع مشاريع تقنية المعلومات الصحية الممولة من القطاع العام بمواءمة خرائط طريقها مع مراحل الاستعداد لتشفير ما بعد الكم. ويتعين على المؤسسات الصحية البدء في التخطيط والانتقال منذ الآن للاستعداد للمتطلبات التنظيمية المستقبلية، والحد من مخاطر هجمات «اجمع البيانات الآن وفك تشفيرها لاحقاً»، والحفاظ على المصداقية من خلال اعتماد التشفير الآمن كمومياً لحماية بيانات المرضى الحساسة.

– تسريع التمويل العام والخاص للكم في قطاع الصحة وتشجيع التحديات والمسابقات الكمومية. ولإطلاق قيمة التقنيات الكمومية ستكون هناك حاجة إلى مسارات متعددة من التمويل العام والخاص لدعم قطاع الصحة.

وقد بدأت بالفعل عدة مبادرات ممولة حكومياً وخاصة تستهدف تسريع التطبيقات الطبية الحيوية للتقنيات الكمومية، ويمكن أن تؤدي بعض هذه الجهود إلى تحسينات تحولية في صحة الإنسان خلال السنوات الخمس المقبلة.

الخاتمة

تقف التقنيات الكمومية على أعتاب إحداث تحول في الرعاية الصحية، من خلال تطوير اكتشاف الأدوية والتشخيص والعلاج وحماية بيانات المرضى الحساسة.

ويفتح تكامل الحوسبة الكمومية والاستشعار والاتصالات والأمن الكمومي حدوداً جديدة أمام علوم الحياة والرعاية الصحية.

ومع استمرار تطور التقنيات الكمومية، تتزايد الفرص التي يمكن أن يستفيد منها قطاع الصحة بصورة متسارعة. ومع ذلك، لا تزال هناك عوائق كبيرة، من بينها محدودية العتاد ومشكلات قابلية التوسع، كما تتطلب التحديات الأخلاقية والتنظيمية المهمة مزيداً من الاهتمام.

وحان الوقت الآن لقادة الصحة وعلوم الحياة للبدء في تشكيل الكيفية التي سنستخدم بها التقنيات الكمومية مستقبلاً.

ويُعد الحصول على دعم من مجلس الإدارة لبدء المشاريع التجريبية خطوة أساسية لاختبار حلول الكم في قطاع الصحة وجمع النتائج الأولية.

كما ينبغي للمؤسسات تحديد المجالات الرئيسية للاستثمار، مع مراعاة إمكانات السوق والمواهب اللازمة لتحقيق النتائج المستهدفة.

ونظراً إلى مخاطر السلامة المرتبطة بعدم معرفة الآثار طويلة الأجل للتعرض لبعض الأجهزة أو المواد الكمومية على صحة الإنسان، ستكون هناك حاجة إلى مجموعة صارمة من المعايير واللوائح متعددة المستويات للانتقال من التجارب السريرية إلى النشر الفعلي.

وقد يؤدي التحيز المحتمل في الأنظمة التي تجمع بين الكم والذكاء الاصطناعي أيضاً إلى أزمة ثقة ما لم تُطوّر هذه الأنظمة وفق نهج مسؤول.

ولذلك ستكون هناك حاجة إلى فرق متعددة التخصصات لدراسة الآثار طويلة الأجل لهذه التكنولوجيا المتقدمة من جميع الزوايا الممكنة.

ويعمل المنتدى الاقتصادي العالمي من خلال مبادراته في مجال الاقتصاد الكمومي والتحول الرقمي للرعاية الصحية على تشجيع الحوار بين المبتكرين ومقدمي الرعاية والجهات المُمكِّنة، والمساعدة في تحديد الخطوات الضرورية لتوسيع المنظومة وربط المستثمرين بالشركات الناشئة في مجال الكم من أجل تعزيز ثقافة الابتكار.

وقد أُطلقت كذلك تحديات دولية للبحث عن حلول كمومية ذات أثر وقابلة للتوسع، بهدف دعم مستقبل أكثر استدامة وصحة.

ويمكن للكم أن يصبح قوة مؤثرة لبناء نظام رعاية صحية أكثر تخصيصاً وتمحوراً حول المريض.

ولتحقيق هذا الهدف، يتعين على المؤسسات وضع خرائط طريق واضحة وقابلة للتنفيذ، وتقييم فرص ومخاطر التحرك وكذلك مخاطر الجمود وعدم اتخاذ أي إجراء.

أما الشركات والمؤسسات الصحية التي لا تبدأ رحلتها الكمومية قريباً فقد تجد نفسها في وضع تنافسي ضعيف بدرجة كبيرة، وغير قادرة على مجاراة قدرات القادة الذين يستخدمون التكنولوجيا الكمومية لخفض التكاليف وتحقيق النمو.

الملاحق

A1. قائمة حالات الاستخدام

تمتد حلول المبتكرين عبر أدوار أخرى داخل منظومة الصحة.

تشمل أبرز حالات الاستخدام:

التنبؤ بالبنية الثانوية للـmRNA.
محاكاة الديناميكيات الجزيئية.
التنبؤ بطي البروتينات.
نمذجة الخصائص الضوئية الديناميكية.
المحاكاة عالية الإنتاجية لتفاعل الليغاند والبروتين.
الفحص الحيوي الحاسوبي للببتيدات.
نمذجة السمية التنبؤية.
محاكاة الاستجابة البيولوجية.
تحسين اختيار مجموعات المشاركين.
الاستشعار الفوتوني الكمومي للجسيمات من أجل التحكم المباشر في العمليات الحيوية.
مستشعرات الألماس الكمومية للقياسات الحيوية المغناطيسية عالية الإنتاجية.

كما تمتد حلول مقدمي الرعاية إلى أدوار أخرى داخل المنظومة، وتشمل:

أجهزة OPM-MEG القابلة للارتداء لتشخيصات الأطفال والأعصاب.
خوارزميات المؤشرات الحيوية الكمومية لبيانات السرطان متعددة الوسائط.
الكشف المبكر عن سرطان الرئة باستخدام نمذجة هجينة كمومية-تقليدية للمؤشرات الحيوية.
التصوير الطبي الحيوي الكمومي منخفض الجرعة وعالي التباين.
الشبكات العصبية الكمومية للتنبؤ بالمخاطر الجراحية.
تخطيط القلب المغناطيسي بجانب السرير أو باستخدام أجهزة محمولة.
التصوير الطبي الحيوي المستمر منخفض الجرعة.
جدولة فترات غرف العمليات وتحسين استخدامها.
روابط بيانات المستشفيات المؤمنة كمومياً.
شبكات الرعاية الصحية المتصلة والمؤمنة كمومياً.

كما تمتد الإجراءات الاستراتيجية للجهات المُمكِّنة عبر أدوار أخرى في المنظومة، وتشمل:

إطلاق تحديات كمومية موجهة للصحة.
المشاركة في تمويل بناء شبكات قارية آمنة تشمل القطاع الصحي.
اعتماد تشفير ما بعد الكم في الأسس التقنية لأنظمة المعلومات الصحية.
إدراج معايير تقييم توزيع المفاتيح الكمومية في عمليات المشتريات وضمان الجودة.
إنشاء روابط توزيع مفاتيح كمومية بين المستشفيات.
استخدام بيئات اختبار الرعاية الصحية الكمومية لتعزيز العمليات والإبلاغ عن مؤشرات الأداء.
التوسع نحو بنية تحتية كمومية للقطاع الصحي على المستوى الوطني والإقليمي.
توفير وصول إلى أنظمة كمومية بمستوى مناسب للرعاية الصحية عبر المنصات السحابية والحوسبة عالية الأداء.
نشر بيئات اختبار كمومية داخل المستشفيات.
دمج الحوسبة عالية الأداء والحوسبة الكمومية في الحواسيب الفائقة الوطنية.
استخدام المواقع والشركاء لتنفيذ مشاريع رعاية صحية تجريبية ونشر المقاييس.
إنشاء بيئات اختبار مشتركة بين مقدمي الرعاية والصناعة لتبادل البيانات الآمن والمسارات السريرية.
إطلاق مسارات مواهب متخصصة في الكم والصحة.
تمويل برامج وطنية لتنمية القوى العاملة في علوم وتكنولوجيا المعلومات الكمومية.

A2. شرح المؤشرات الأخرى

النضج: مدى تطور التكنولوجيا وموثوقيتها استناداً إلى حالات الاستخدام القائمة.

منحنى التعلم: مدى سهولة وسرعة تعلم كيفية استخدام التكنولوجيا.

وقت وتكلفة التنفيذ: الموارد اللازمة لنشر التكنولوجيا.

قابلية التوسع: قدرة التكنولوجيا على النمو والتعامل مع ارتفاع الطلب.

المخاطر: يقيس مؤشر «المخاطر» النتائج السلبية المحتملة المرتبطة بتبني التقنيات الكمومية أو عدم تبنيها أو تبنيها بطريقة غير سليمة.

وتشمل هذه المخاطر الخسائر المالية، وعدم اليقين التكنولوجي، والثغرات الأمنية، والعيوب التنافسية.

ويتأثر مؤشر المخاطر كذلك بتفاعل المؤشرات الأربعة السابقة، وهي النضج، ومنحنى التعلم، ومتطلبات التنفيذ، وقابلية التوسع.

المصدر