近日，美国国立卫生研究院（NIH）国家推进转化科学中心（NCATS）宣布启动量子生物医学创新与技术计划（Qu-BIT）。Qu-BIT的目标是进一步将创新的新型量子传感技术和量子计算方法应用于各种生物医学和转化用例。由此产生的发展预计将为现有技术提供巨大的改进，并将生物医学研究推向一个新时代。
通过美国国家量子计划和国际努力，量子信息科学（QIS）和工程的最新进展催生了新的第二代量子技术（即传感、计算、网络、通信）。这些技术利用量子物理学和工程量子态的力量，实现了新颖和改进的测量和计算能力。量子传感是这些技术中最先进的；它在生物医学领域有几个近期应用。量子计算和算法发展迅速，可能对某些生物医学应用有用。
Qu-BIT旨在进一步将创新的新型量子传感技术和量子计算方法应用于各种生物医学和翻译用例。
NCATS一直在领导美国国立卫生研究院的量子科学技术工作组，探索如何将量子技术应用于生物医学领域的传感和计算领域。NCATS已经确定了几个关键的差距和机会，以加快原型量子技术在现实世界应用中的开发和采用。NCATS与美国国立卫生研究院的其他研究所和中心（即国家眼科研究所、国家生物医学成像和生物工程研究所、数据科学战略办公室、信息技术中心和国家癌症研究所）合作，解决这些差距，并推动这些技术的应用，以解决临床和生物医学科学中的问题。
NCATS领导NIH QIS和量子传感生物学兴趣小组。该组织举办由国家和国际量子专家举办的研讨会和讲习班，以促进量子技术应用的知识。研讨会还确定了与学术界、工业界和政府机构合作学习、培训和劳动力发展的机会。
生物医学应用中的量子传感
原子尺度量子传感技术为研究和测量生物信号和过程提供了无与伦比的灵敏度、精度、准确性和分辨率。例如，它们在体内和超低样本量中提供超微弱生物信号的无创检测。它们也用于生物成像，没有光损伤和光漂白。尽管这些技术取得了进步，但它们在生物医学领域的应用仍然很窄，也没有得到很好的探索。它们在现实世界中的使用需要进一步优化、测试、验证和应用，以在健康科学中产生转化影响。
生物医学应用的量子计算
经典计算受到二元态的限制，而量子计算依赖于多个量子态。这种差异导致了更高的计算速度。使用量子力学的数学公式，如纠缠和叠加，用于提高当前计算（如模拟、优化、机器学习）速度和精度的新量子算法正在迅速出现。量子计算和量子/经典算法方法的快速增长可能很快就能改变某些生物医学用例。这些生物医学应用包括分子模拟、蛋白质和DNA/RNA折叠、药物发现、基于医学图像的分类和诊断、生物序列分析和治疗效果预测。在美国国立卫生研究院和美国能源部最近举行的一次圆桌会议上，这些项目被认为是有意义的。
