Moderna dan IBM Gabungkan Quantum untuk Rancang Obat mRNA

Dalam upaya mempercepat inovasi di bidang pengembangan obat, perusahaan bioteknologi Moderna menjalin kolaborasi strategis dengan IBM Quantum. Tujuan utama dari kemitraan ini adalah mengembangkan jalur bioteknologi berbasis komputasi kuantum untuk mendesain obat mRNA secara lebih efisien dan presisi. Menariknya, pendekatan ini tidak bertujuan menggantikan komputasi klasik, melainkan melengkapinya agar mampu menangani tantangan biologis yang sangat kompleks dan tak terpecahkan oleh metode konvensional.

Menyatukan Dua Dunia: Bioteknologi dan Quantum Computing

Moderna, yang dikenal luas atas perannya dalam pengembangan vaksin COVID-19 berbasis mRNA, kini melangkah lebih jauh dengan memanfaatkan teknologi mutakhir dari IBM Quantum. Fokus utama mereka adalah mengoptimalkan urutan mRNA — suatu proses yang melibatkan miliaran kombinasi nukleotida — agar tubuh dapat menghasilkan protein terapeutik secara efektif tanpa memicu respons imun yang tidak diinginkan.

Peran quantum computing dalam konteks ini sangat penting. Berbeda dengan komputer klasik, quantum computing memiliki keunggulan dalam menyelesaikan masalah optimasi kombinatorial skala besar yang membutuhkan waktu dan sumber daya masif jika dikerjakan secara konvensional.

Teknik Canggih: VQA dan CVaR dalam Riset Kuantum

Salah satu pencapaian besar dari kolaborasi ini adalah penerapan Variational Quantum Algorithms (VQA) yang dipadukan dengan teknik penilaian risiko dari dunia keuangan, yaitu Conditional Value at Risk (CVaR). Kombinasi dua pendekatan ini terbukti efektif dalam meningkatkan performa perhitungan dan fokus pada solusi yang paling menjanjikan.

CVaR, yang biasanya digunakan untuk meminimalkan risiko kerugian di sektor keuangan, dalam konteks ini membantu mempersempit ruang pencarian solusi terbaik dengan lebih efisien. Dengan demikian, tim peneliti tidak hanya mengurangi kebutuhan sumber daya komputasi besar, tetapi juga menghindari proses mitigasi kesalahan yang biasanya diperlukan dalam sistem kuantum yang rentan terhadap gangguan (noise).

Simulasi mRNA Terbesar di Dunia Quantum Computing

Pada tahun 2024, tim gabungan dari Moderna dan IBM mencatat pencapaian penting: berhasil menjalankan algoritma VQA dengan CVaR untuk memprediksi struktur sekunder mRNA menggunakan hingga 80 qubit dan 60 nukleotida. Ini merupakan simulasi urutan mRNA terbesar yang pernah dilakukan di komputer kuantum sejauh ini, sebuah tonggak yang diumumkan dalam konferensi IEEE International Conference on Quantum Computing and Engineering.

Struktur sekunder mRNA adalah kunci dalam menentukan stabilitas dan efektivitas protein yang dihasilkan. Untuk memahaminya, dibutuhkan simulasi yang sangat kompleks karena adanya pola tarik-menarik antar nukleotida yang saling mempengaruhi. Hal ini menjadikannya tantangan ideal bagi quantum computing.

Ekspansi Penelitian: Lebih Besar dan Lebih Canggih

Moderna dan IBM tidak berhenti sampai di sana. Penelitian lanjutan dijadwalkan akan dilakukan pada tahun 2025 dengan cakupan yang jauh lebih besar, yaitu hingga 156 qubit dan 950 non-local gates. Selain itu, mereka juga akan menguji pendekatan baru yang dikenal dengan nama Instantaneous Quantum Polynomial (IQP) untuk menyempurnakan proses optimasi.

Langkah ini mencerminkan semangat kolaboratif antara dua perusahaan besar yang memiliki visi jangka panjang dalam membentuk masa depan ilmu biomedis melalui teknologi komputasi generasi berikutnya.

Jalur Bioteknologi Hibrida: Visi Moderna untuk Masa Depan

Alih-alih sepenuhnya menggantikan komputasi klasik, Moderna justru membangun jalur bioteknologi hibrida, di mana kekuatan komputasi klasik dan kuantum digabungkan untuk saling melengkapi. Jalur ini dirancang untuk memperluas eksplorasi molekul eksperimental dan mempercepat siklus penelitian serta pengembangan obat.

IBM mendukung visi ini dengan menawarkan arsitektur komputasi hybrid, yang memungkinkan pemisahan tugas secara efisien antara mesin klasik dan kuantum. Kombinasi dua dunia ini diyakini sebagai pendekatan paling realistis dalam jangka pendek untuk menangani persoalan sains yang rumit.

Moderna juga menaruh kepercayaan besar pada IBM berkat rekam jejaknya dalam teknologi kuantum dan roadmap jangka panjang yang telah terbukti.

CVaR-VQA: Kunci Efisiensi dalam Quantum Computing

Salah satu keunggulan utama dari pendekatan CVaR-VQA adalah kemampuannya mengurangi gangguan dari noise perangkat keras kuantum yang masih menjadi tantangan besar hingga saat ini. Dengan mengurangi variasi dalam distribusi energi solusi dan fokus pada bagian paling menjanjikan, pendekatan ini memungkinkan hasil yang stabil dengan penggunaan sumber daya minimal.

Pendekatan efisien ini membuat komputasi kuantum menjadi lebih praktis bahkan sebelum mencapai stabilitas penuh atau "quantum advantage"—fase di mana komputer kuantum benar-benar melampaui kemampuan komputer klasik.

Masa Depan Kolaborasi:

IBM memproyeksikan bahwa manfaat nyata dari komputasi kuantum dalam skala industri akan mulai terlihat sekitar tahun 2026, terutama jika didukung oleh kerja sama erat antara komunitas kuantum dan kalangan High Performance Computing (HPC).

Moderna pun bersiap menyambut masa depan tersebut. Dengan semakin berkembangnya kemampuan perangkat keras dan algoritma kuantum, mereka ingin memaksimalkan potensi teknologi ini untuk mempercepat desain dan pengembangan obat mRNA generasi berikutnya.

Kolaborasi ini menjadi contoh nyata bagaimana dua entitas dari bidang yang berbeda yaitu bioteknologi dan teknologi informasi dapat bersatu untuk menciptakan solusi inovatif yang membawa manfaat besar bagi umat manusia.

Dengan visi jangka panjang dan dedikasi pada riset, kolaborasi ini menunjukkan bahwa masa depan pengembangan obat akan semakin mengandalkan perpaduan antara ilmu biologi dan teknologi quantum. Dunia kini menyaksikan babak baru dalam perjalanan menuju terobosan medis yang sebelumnya hanya bisa dibayangkan dalam fiksi ilmiah.