Kuantum algoritmalar ile yaşam bilimleri ve ilaç sektörünü değiştirmeye hazırlanan  Algorithmiq’in CEO’su ve kurucu ortağı Sabrina Maniscalco ile yapılan röportaj AZoQuantum’da yayınlandı. Sophos Akademi okurları için Türkçe yayınladık. İşte Skyla Baily‘nin röportajı, keyifli okumalar.

Akademik yolculuğunuzda sizi ilk olarak bilime, özellikle de kuantum bilimine çeken ne oldu?

Ben Sabrina Maniscalco, Finlandiya’da yaşayan bir Sicilyalıyım ve Helsinki Üniversitesi’nde kuantum enformasyon, hesaplama ve mantık profesörüyüm. Ayrıca Algorithmiq’in CEO’su ve kurucu ortağıyım. 

20 yılı aşkın süredir kuantum bilimi ve teknolojisi alanında çalışıyorum. Kuantum bilimi ve teknolojisi alanında doktora yaptığım sıralarda, ticari bir değeri olabilecek veya ekonomi veya daha genel bir yenilik perspektifinden toplumumuzu etkileyebilecek herhangi bir şeyden gerçekten çok uzaktı. Ve bu alanın nasıl değiştiğini ve ilerlediğini gördüm ve yaklaşık iki yıl önce, mükemmel bir ekiple birlikte Algorithmiq için koşulların doğru olduğunu düşündüm. Bu konuda çok heyecanlı ve mutluyum ve bunun yapılması gereken doğru şey olduğunu düşünüyorum.

Kuantum mühendisliğindeki özel araştırma ve geliştirme odaklarınızı anlatabilir misiniz?

Uzmanlık alanım aslında kuantum sistemlerinin etraflarındaki her şeyle olan çok ince etkileşimleriydi. Açık kuantum sistemleri adı verilen çok teknik bir terim var ve bunları tanımlayan bir teori var. Aslında kuantum sistemlerinin neden bu kadar kırılgan ve hassas olduğuyla ilgili, bu yüzden bugünün kuantum bilgisayarlarında hatalar var. Mevcut cihazların başlıca düşmanlarından biri çünkü onları mümkün olduğunca mükemmel hale getirmek istiyoruz, böylece gerçekten büyük ölçekte çalışabilirler.

Helsinki Üniversitesi’nde Kuantum Bilgi ve Mantık Profesörlüğü, Finlandiya Kuantum Teknolojileri Mükemmeliyet Merkezi’nin Müdür Yardımcılığı ve CERN’deki Kuantum Teknolojisi girişimi gibi enstitülerin bilimsel danışma kurullarında görev alma gibi birçok etkileyici akademik pozisyonda bulundunuz. Kuantum mühendisliği alanı araştırma ve öğretim kariyeriniz boyunca nasıl gelişti?

Bence ilginç olan şey, giderek daha disiplinlerarası hale gelmesi ve giderek her türlü uzmanlık bilgisine ihtiyaç duyması. Daha önce, gerçekten kuantum bilişim ve teknolojisinin teoriden doğduğunu düşünüyordum. Ve aynı zamanda, deneysel tarafta çığır açan bir gelişme oldu, böylece bireysel parçacıkları bireysel kuantalar düzeyinde izole edip manipüle edebildik. Bu şaşırtıcı çünkü çok küçükler, onları izole edip manipüle edebilmek için muazzam büyüklükte laboratuvarlar ve çok gelişmiş teknikler gerekiyordu. Bu, teoriyle aynı zamanda gerçekleşti ve bireysel olarak manipüle edilebilen parçacık sayısı, hesaplamalar yapmak için algoritmalar tasarlayabileceğimiz bir noktaya kadar arttı.

Tüm alan yavaş yavaş yeni bir odak noktasına doğru ilerledi, bu da ‘olası uygulamalar nelerdir?’ Yani artık elimizde bulutta kullanılabilen küçük cihazlar olan bazı prototipler bile var.

Kuantum bilgisayarların bulutta mevcut olduğunu ve bunları kullanabileceğimizi biliyoruz ancak çok kusurlular. Bu nedenle şu anda herhangi bir klasik bilgisayardan veya herhangi bir klasik algoritmadan daha iyi bir şey yapmak çok zor. Şu anda yapmaya çalıştığımız şey, bir yandan algoritmaları iyileştirmek, diğer yandan da kuantum bilgisayarları için bugünün ve geleceğin en iyi uygulamalarının ne olduğunu belirlemek. En iyi uygulamalara yönelik bu arayış, hemen çok disiplinli hale geldi çünkü elbette en iyi uygulamalar kimyada ancak aynı zamanda malzemeler, lojistik, finans vb. alanlarda da var.

Kullanım durumları, çok yüksek hesaplama gücüne ihtiyaç duyulan farklı alanlara yayılmıştır. Mevcut hesaplama yetenekleriyle sınırlı birçok alan vardır ve geçmişte bilgisayar bilimcileri, matematikçiler, fizikçiler, mühendisler ve her türlü figürle disiplinler arası değişimler olmuştur. Bu nedenle bu çok heyecan vericidir çünkü tüm bu farklı disiplinler arasındaki kesişimi gerçekten gördüğünüz alanlardan biridir ve ayrıca kuantum fiziğinde açıklaması her zaman çok kolay olmayan bir tür ortak dil bulma ihtiyacı vardır. Farklı disiplinler arasında iletişim kurmanın doğru yolunu bulmak o kadar da basit değildir.

Bu sektörün büyümesini desteklemek için daha ne yapılması gerekiyor ve akademi buna nasıl katkı sağlamaya devam edecek?

Vurgulanması gereken birkaç önemli nokta olduğunu düşünüyorum. Bir yandan, neyin abartı neyin abartı olmadığını netleştirmenin çok önemli olduğunu düşünüyorum. Alanda, çok güçlü ve çok gerçek dışı olduğu düşünülen iddialar ile çok uzakta olduğumuzu ve hiçbir şeyin kanıtlanmadığını söyleyen karşı iddialar arasında çok fazla tartışma yaşandı. Bu yüzden bir bakıma, gerçekçi olanı iletmenin bir yolunu bulmanın ama aynı zamanda spesifik kalmanın çok önemli olduğunu düşünüyorum çünkü sorun şu ki, çok sık genelleme yapıyoruz ve insanları şaşırtan lehte veya aleyhte iddialarda bulunuyoruz.

Yani bir şekilde kesin olmalı ve örneğin kuantum bilgisayarlarının şu anda veya 10 yıl sonra hangi koşullar için konuşlandırılabileceği hakkında çok net varsayımlarda bulunmalıyız. Şimdi ne yapılabilir? Hangi alanlarda? Ve genelleme yapmadan vb.

Tüm farklı kuantum bilgisayar türlerinin farklı zaman çizelgeleri, farklı özellikleri ve tam ölçekli hale gelip klasik bilgisayardan daha iyi performans gösterebilmeleri için çözülmesi gereken farklı sorunları vardır. Yani bu abartı noktalarının ilkidir.

İkinci nokta, bir yazılım şirketinin CEO’su olarak şunu fark etmenin çok önemli olduğunu düşünüyorum; kuantum bilgisayarı veya genel olarak cihaz ne kadar kusurluysa, yazılımın her düzeyde o kadar karmaşık ve optimize edilmiş olması gerekir. Örnek olarak her zaman Ay’a inişi gösteririm çünkü Apollo Rehberlik Sistemi, yani Apollo’yu Ay’a götürüp geri getirmek için kullanılan bilgisayar gerçekten çok ama çok sınırlıydı. Dört kilobayt RAM’i ve 32 kilobayt sabit diski vardı. Dört kilobayt RAM, beş kübitin kuantum durumunu bile depolayamazdı. Gerçekten aşırı zayıftı. Ancak kullanılan kod inanılmaz derecede karmaşıktı. Bu yüzden yazılımın her seviyede çok çok iyi optimize edilmesi gerekiyor. Ve bunun için odaklanma anahtardır. Kuantum üstünlüğüne ulaşmanın en iyi yolunun belirli bir alana odaklanmak olduğuna inanıyorum. Bizim durumumuzda, bu yaşam bilimi ve kuantum kimyası ve uzun vadede ilaç geliştirme ve keşfi. Yani ikinci nokta bu – odaklanma ve yazılım optimizasyonu desteklenmeli ve donanımın iyileştirilmesiyle el ele gitmelidir.

Üçüncü şey iş gücüdür. Bu alan için gereken son derece uzmanlaşmış iş gücünden yoksunuz, bu yüzden daha fazla kuantum bilimci ve kuantum mühendisi eğitmemiz gerekiyor. Bu üniversiteler düzeyinde yapılması gereken bir şey, ancak sadece üniversiteler değil. Aslında, bunu biz de yapıyoruz, tam da  bu çok seviyeli ve çok katmanlı eğitimi sağlamak için oluşturduğumuz bir platform qplaylearn.com ile çeşitli dereceler sağlıyoruz.

Algorithmiq’in şirket olarak hedefleri nelerdir ?

Algorithmiq, bahsettiğim gibi, yaşam bilimlerine özel bir odaklanması olan bir kuantum yazılım şirketidir. Şu anda yaptığımız şey, kuantum kimyası simülasyonları için bir platform oluşturmak ancak daha genel olarak ilaç geliştirme ve keşfi için önemli olan süreçlerden biri olan protein-ligand bağlanmasını simüle etmek.

Elbette benzer şeyler yapan başka yazılım şirketleri de var ancak diğerlerine göre temel bir farkımız var, o da kuantum ve klasik son işlem arasındaki arayüzü geliştirme şeklimiz. Kısa vadeli kuantum bilgisayarlarına odaklandığımız için önümüzdeki bir veya iki yıl içinde kimya için bir kuantum avantajı kanıtlamak için çalışıyoruz. Önümüzdeki üç yıl içinde ilaç keşfi ve geliştirme için pratik ve endüstriyel olarak alakalı kuantum avantajları kanıtlayacağız.

Daha önce bahsettiğim ve bizi diğer girişimlerden ayıran temel etkeni genişletmek gerekirse bu, sözde bilgisel olarak eksiksiz veri veya bilgisel olarak eksiksiz ölçüm kullanımıdır. Temel olarak bu kuantum bilgisayar ile post-işlemenin klasik tarafı arasındaki arayüzdür. Klasik, hibrit algoritmaları ve kuantum/klasik algoritmaları çalıştırmak için kuantum bilgisayarla birlikte kullanılan yüksek performanslı bir bilgisayardır.

Bu okuma süreci, bir şekilde aynı verilerle, simüle etmek istediğimiz bir molekülün birçok özelliğini aynı anda tahmin etmemize olanak tanıyan benzersiz bir özelliğe sahiptir. Bu, belirli bir özelliği hesaplamak istediğimiz her seferinde deneyi tekrarlamamız gereken diğer ölçüm ve okuma stratejilerine sahip diğer algoritmalardan farklıdır. Birçok özelliği aynı anda tahmin edebiliyoruz ve bu, hem kuantum hem de klasik algoritmaların çalışma süresini otomatik olarak gerçekten kısaltmamızı sağlıyor.

Bu avantaj, problemin karmaşıklığı arttıkça daha da artar, çünkü kimyadaki kuantum simülasyonlarıyla ilgili her şey, kübit sayısı arttıkça ölçeklenir.

Aynı zamanda bu yöntem, elde ettiğimiz verileri gürültüden temizlememize olanak tanır. Bu ölçüm stratejisi, yakın dönem bilgisayarlarında var olan tüm hataları temizlememize ve algoritmaların içindeki saf kuantum kaynağını çıkarmamıza olanak tanır.

Kuantum teknolojileri ancak nispeten yakın zamanda ticari olarak uygulanabilir hale geldi. Algorithmiq’in bizi ticari bir kuantum geleceğine nasıl yaklaştıracağını düşünüyorsunuz?

Bizim için ticarileştirmenin temel yolu, bu hibrit algoritmaları kullanarak çözülebilecek kullanım durumlarını belirlemek için ilaç şirketleriyle ve ayrıca biyoteknoloji şirketleriyle ortaklıklar kurmaktır – Algorithmiq’in tescilli teknikleri.

Daha sonra platformumuz Aurora’nın ticarileştirilmesi olacak. Bunu moleküllerin özelliklerini ve bağlanma afinitelerini veya bağlanma enerjilerini, ilaç geliştirme ve keşfi çerçevesinde faydalı olan özelliklerin reaktivitesini vb. hesaplamak isteyen diğer kullanıcılara açacağız.

Ve daha sonra, yeni ilaçların patentlerinden telif hakları gelecek. Yani bu sonunda bir boru hattı olacak ve gelecekte, tıpta çözülmemiş sorunları çözmek için gereken her şeyin şirket içinde olduğu, gerçekten tam yığınlı bir kuantum biyoteknoloji şirketi olmayı planlıyoruz.

Üreteceğimiz şey, düşük toksisite ve yüksek potansiyel gösteren ve bu nedenle klinik deneylerde başarılı olan yeni moleküler bileşiklere ilişkin büyük veri kümeleri olacaktır.

Yaşam bilimleri sektörüne odaklanmayı neden seçtiniz?

Yakın vadeli kuantum bilgisayarlarındaki ilk uygulamaların kuantum kimyası simülasyonu ve malzeme simülasyonu olacağına inanıyoruz. Genel olarak, elektronik yapı problemleri. Bu yüzden bu ilk uygulamalardan biri olduğu için, bununla sınırlı kalmamız mantıklıydı. Ve sonra ikinci neden, bunun çok etkili bir alan olduğunu ve aynı zamanda çok fazla paranın olduğunu düşünmemiz. Bu yüzden kesinlikle mantıklı çünkü ilaç endüstrisi şu anda sıkışmış durumda.

İlaç geliştirme ve keşfi için Ar-Ge harcamalarının yıllar içinde istikrarlı bir şekilde arttığı iyi bilinmektedir ancak keşfedilen yeni moleküler varlıkların ve yeni ilaçların sayısı aynı kalmaktadır. Genel olarak ilaç endüstrisi başarısız olmaktadır. Tek bir istatistik her şeyi söylemektedir: Bugün var olan ilaçların yaklaşık %90’ı nüfusun %50’sini tedavi edememektedir. Gerçekten başarısız olmaktadırlar ve bunun birçok nedeni vardır. Biri, ağ tıbbı yaklaşımıyla çözdüğümüz hücre biyolojisinin aşırı basitleştirilmesidir, ancak diğeri de küçük moleküllerin proteinlere nasıl bağlandığını tahmin edebilmemiz gerektiğidir ve bunu yapmak için çoğu zaman tam bir kuantum mekanik yaklaşımına ihtiyaç duyarsınız. Kuantum bilgisayarlar doğal olarak bu tanımı sağlamak için doğmuştur.

Kuantum algoritmalarını yaşam bilimlerine uygulayan ilk şirket Algorithmiq mi olacak?

Evet, bu doğru, özellikle kuantum ağ tıbbı adını verdiğimiz çok bütünsel bir yaklaşım çerçevesinde. Sadece kuantum kimyası simülasyonlarını değil, aynı zamanda örneğin omiklerdeki çeşitli verilerin analizinden başlayan ve karmaşık hücre biyolojisini tanımlamamızı ve moleküllerin yalnızca bir proteinle değil, birkaç proteinle nasıl etkileşime girdiğini daha bütünsel bir şekilde tanımlamamızı sağlayan bu çok ölçekli yaklaşımı veya veri odaklı yöntemi de birleştiriyoruz.

Ağ tıbbı olarak adlandırılan yeni bir alan var ve kurucu babalarla iş birliği yapıyoruz – Profesör Joseph Loscalzo ve Harvard Tıp Fakültesi. Ağ tıbbının kuantum tarafını sağlıyoruz, böylece bu veri odaklı yaklaşımı birleştirebilir ve kuantum ağ tıbbı vizyonunu gerçekten başlatmış oluruz.

Algorithmiq’teki işinizin yanı sıra akademik hayatı da dengelemeye devam edecek misiniz?

Şu anda ders vermiyorum, ancak yaptığım şey Finlandiya’yı kuantum bilimi ve teknolojisi uluslararası topluluğunda temsil etmek. Örneğin kuantum bilimi ve teknolojisi için ulusal yol haritamızı tartıştığım Beyaz Saray’a davet edildim. Önümüzdeki hafta Avrupa Parlamentosu’na gidiyorum. Yani bu daha çok kuantum bilimi ve teknolojisi topluluğu için bir temsil rolü, bir şekilde Finlandiya’daki ve tabii ki Avrupa’daki ve uluslararası alandaki topluluğumuzun önceliklerini ve ihtiyaçlarını belirlemeye çalışmak.

Kariyerinize şu ana kadar baktığınızda, sizin için özellikle önemli veya keyifli olan anlar var mı?

Elbette, Algorithmiq’i Guillermo García-Pérez, Matteo Rossi, Boris Sokolov ve Jussi Westergren ile birlikte kurduğum an. Sanırım ilk profesörlüğümde ‘tamam, şimdi gerçekten hayalini kurduğum bir şeyi başardım’ diye düşündüğümü net bir şekilde hatırlıyorum. Ama ayrıca, ilk doktora öğrencim derecesini tamamladığında, bu elbette çok önemli bir şeydi. Ve geriye dönüp baktığımda, bir araştırmacı olarak benim için özellikle önemli olan birkaç araştırma sonucu olduğunu düşünüyorum.

Genel olarak, en başta bunun gerçekten yeni bir şey keşfetmenin heyecanı olduğunu ve sonra bunun önce teoride, sonra deneylerde nasıl kullanılacağını fark ettiğimi söyleyebilirim. Ve şimdi, gerçek uygulamalarda bile.

Algorithmiq’i beş yıl sonra nerede görüyorsunuz?

Beş yıl içinde ilk kuantum biyoteknoloji şirketi olacağız ve kimyada kuantum avantajını ilk kez kanıtlamış olacağız, ayrıca ilaç geliştirme ve keşfi alanında pratik kuantum ilerlemeleri sağlayacağız.

Bunu yapabilmek için gerçekten mümkün olan en iyi ekibe sahip olmanız gerekir. Bu yüzden en çok gurur duyduğum şeylerden biri Algorithmiq’teki ekip, oluşturulma şekli ve bu kadar birleşik olması ve gösteriş yapmak için yarışan insanların gerçekten olmamasıdır.

Herkes gerçekten iyi bir şekilde birlikte çalışıyor ve en önemlisi çok eğleniyoruz. Hayatlarımızı birçok yönden değiştirmeye gerçekten umut vadeden bir alana derinlemesine katkıda bulunduğumuzu düşünüyorum.

Sabrina Maniscalco Hakkında