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1、1量子计算+生物制药白皮书生命是一个复杂且多样的系统，其包含的生物学过程涵盖了从分子、细胞、组织到个体等多个层级之间的相互关联，每个层级内部与层级之间都存在着庞大且复杂的调控网络。与此同时，这些复杂调控网络又并非静止，随着生物学过程的发生，它们相互协同，共同维持生物体内的相对稳定。深入解析这些具有复杂特性和高度动态行为的调控网络，对理解生命的遗传发育规律、复杂疾病的发生发展、相关疾病治疗靶点发现和新型药物的开发具有重要意义。然而，解析这些复杂调控网络极为困难。其主要原因在于不同分子及层级间的非线性关系和高度动态行为，以及生物数据的多样性使得生物场景的计算异常复杂，这些复杂计算任务的求解对现有计

2、算体系和方法提出了巨大挑战，随着生物技术的进一步发展，海量数据的产生将进一步加大目前的计算难度。另外，针对特定靶点的药物开发也面临巨大的计算需求，超大分子库的筛选和分子结合模拟等往往在时间消耗和精度要求上难以平衡，造成了目前药物研发成本高昂的局面。因此，亟待一种新的计算体系来打破上述困境。量子计算作为一种新兴的计算范式，因其独特的计算能力和效率优势，有望突破当前瓶颈，在生命科学、制药领域展现出巨大的应用价值。相比经典计算方法，量子计算能够模拟复杂生命系统的非线性互作关系，可应用于大规模组合优化问题求解、生物大分子动态构象采样、多分子互作网络的动态模拟推演等复杂计算场景，为生物计算带来前所未有的

3、效率提升和精度改善。此外，量子计算在先导化合物发现、分子性质优化、研发流程优化以及研发成本降低方面拥有巨大潜力，有望从根本上解决药物研发高风险、长周期和高成本的核心痛点，为未来的药物发现和个性化医疗提供强大支持。随着量子计算硬件和相关算法的快速发展，量子计算正在为制药行业注入全新的技术驱动力。导言2量子计算+生物制药白皮书长期以来，药物研发面临着高风险、长周期和高成本等核心痛点，尤其是在全球临床阶段成功率较低的背景下，这些问题尤为突出。目前，传统的生物计算和计算机辅助药物设计面临的问题主要体现在准确性低、计算速度慢两个方面。准确性低体现在：现有模型表示的局限性。细胞在时空上跨越从原子到组织的多

4、个层次，不同尺度间存在非线性转化。组分交互复杂性。细胞功能涉及基因调控、代谢通路等多个过程，每个过程都包含大量高度动态和不同构型的生物分子。非线性动力学。输入的微小变化可能导致输出的复杂变化。由于计算框架和模型表示的局限性，往往难以描述真实生物学场景中不同分子的复杂关系和分子本身的构象变化轨迹，因此对更高精度状态的表征和物理模拟对计算能力和模型表示提出了更高挑战。计算速度慢体现在：随着生物技术的发展，目前已经积累了海量的多模态生物数据，包括多组学数据、生物分子数据、临床病理影像等数据，这些高维度、高度复杂的数据往往导致计算规模庞大。现有计算框架对数据模拟规模的限制。不同硬件协同处理导致数据读取

5、存储的时间延迟。以基于受体的药物研发场景为例，其涉及复杂的采样和分子动态模拟，经典计算方法在应对以下问题时表现出显著的局限性：行业总体发展态势第一部分3量子计算+生物制药白皮书量子力学效应的模拟：分子间相互作用的量子力学效应难以通过经典方法精确模拟，尤其是在强电子相关性场景中。例如经典方法在处理大规模生物分子的电子结构时，往往因计算复杂度和精度不足而受限。分子构象采样与结合靶点区域识别：分子对接和靶点区域识别涉及巨大的搜索空间，传统算法往往面临计算时间和精度的权衡。例如分子对接需要在复杂的构象空间中寻找最佳结合模式，而经典计算方法难以在合理时间内完成全局搜索。复杂分子动力学模拟：复杂分子动力学

6、模拟（如蛋白质折叠和药物受配体结合过程）对计算资源的需求极高。传统分子动力学在模拟大型蛋白质和底物分子作用时，受限于计算资源，难以准确模拟长时间尺度下的相互作用关系。面对日益复杂的生物计算场景，亟需一种新型计算范式来突破经典计算瓶颈，量子计算利用量子叠加和量子纠缠特性，在并行处理复杂计算任务时具备显著优势，有望高效解决上述难题，为药物发现提供革命性动力。在生命科学研究过程中，“AI+量子计算”的技术融合，将进一步推动生命科学研究的进展。作为一项颠覆性技术，量子计算与人工智能的结合正在解决经典计算方法难以解决的问题。近年来量子计算纠错技术的突破，进一步展现了这种融合应用的巨大潜力。分子对接概念图