Dans le monde de la recherche médicale, il existe un mur invisible contre lequel tous les scientifiques finissent par se heurter : la complexité de la chimie quantique. Simuler la manière dont un médicament interagit avec une seule protéine humaine est une tâche si lourde que, bien souvent, il est plus rapide de fabriquer la molécule et de la tester physiquement en laboratoire pendant des semaines plutôt que d’attendre les résultats d’un ordinateur. Mais ce mur vient de se fissurer. Une nouvelle technologie baptisée EXESS promet d’accomplir en 12 minutes ce qui demandait jusqu’ici un mois entier de calculs intensifs.

Le cauchemar exponentiel de l’atome

Le « Mindfuck » de la chimie quantique est avant tout mathématique. Pour comprendre le fonctionnement d’un nouveau médicament, les chercheurs doivent simuler sa structure électronique, c’est-à-dire la manière dont les électrons se répartissent et interagissent entre les atomes. Le problème est que la puissance de calcul nécessaire pour ces simulations ne croît pas de manière linéaire, mais de façon exponentielle avec le nombre d’atomes du système.

Pour de petites molécules, les ordinateurs actuels s’en sortent. Mais dès que l’on s’attaque à des protéines, qui sont les cibles privilégiées des médicaments et qui contiennent des milliers d’atomes, le calcul devient « rapidement impossible », comme le souligne Loong Wang, PDG de QDX. Jusqu’à présent, la seule issue semblait être l’ordinateur quantique, une technologie encore expérimentale. Pourtant, la société QDX a réussi l’impensable : atteindre une puissance d’un quintillion de calculs par seconde (un milliard de milliards) en utilisant du matériel informatique classique.

La stratégie de la « fragmentation moléculaire »

Le logiciel EXESS est 3 000 à 4 000 fois plus rapide que les logiciels de chimie quantique conventionnels. Ce gain de vitesse phénoménal ne repose pas sur une découverte miracle unique, mais sur une optimisation radicale de chaque étape du processus de calcul. L’innovation majeure réside dans la manière dont l’algorithme gère les tâches simultanées.

Traditionnellement, la plupart des algorithmes de chimie fonctionnent de manière séquentielle : l’étape B ne peut commencer que lorsque l’étape A est terminée. Loong Wang utilise une métaphore culinaire pour illustrer ce blocage : « Neuf chefs ne peuvent pas réaliser une recette en un neuvième du temps ».

Pour briser ce plafond de verre, l’équipe a implémenté la fragmentation moléculaire. Cette technique consiste à décomposer une molécule géante en fragments beaucoup plus petits. Le système calcule ensuite les propriétés de ces fragments simultanément, puis les réassemble pour donner le résultat final. C’est le passage d’une cuisine artisanale à une usine automatisée où des milliers d’opérations se déroulent en même temps.

Crédit : QDX

Deux graphiques illustrent le calcul d’un point d’énergie unique à partir d’EXESS.

Un accès démocratisé pour la science

L’impact de cette technologie sur la recherche de nouveaux traitements pourrait être immédiat. En réduisant un mois de calcul à seulement 12 minutes, EXESS permet aux scientifiques de tester virtuellement des milliers de variantes d’une molécule avant même de poser le pied dans un laboratoire. Cette accélération permet d’optimiser la vitesse et l’efficacité de la liaison entre un médicament et son site de fixation dans l’organisme, tout en comprenant mieux les mécanismes de résistance.

Actuellement, QDX se concentre sur l’optimisation des médicaments existants et la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques. Mais l’entreprise ne souhaite pas garder cette puissance pour elle seule. Elle propose un accès gratuit pour les projets de recherche approuvés et a même mis à disposition une version limitée pour le grand public. L’objectif est que les chercheurs explorent les « 99 % de problèmes restants » dans des domaines tels que la science des matériaux, où la simulation quantique pourrait révéler des propriétés chimiques totalement inconnues jusqu’ici.

Nous entrons dans une ère où le temps de la découverte ne se compte plus en années de tâtonnements, mais en minutes de processeur. En rendant la chimie quantique enfin « pratique », EXESS pourrait bien être l’outil qui débloquera les traitements de demain.