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El futuro de la tecnología cuántica aplicada a la medicina.

La computación cuántica se presenta como uno de los mayores aliados de la salud para los próximos años.

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La computación cuántica se ha posicionado como protagonista de la próxima gran revolución en el sector médico . Las ventajas de esta tecnología son infinitas en muchos campos, pero especialmente en lo que afecta al sector sanitario .

«Gracias a los procesos de las tecnologías de computación cuántica, problemas que antes tardaban días, meses o años enteros en resolverse ahora serán sólo cuestión de segundos».

La unión de la física cuántica y la tecnología cuántica utiliza la nanotecnología, la inteligencia artificial y especialmente la computación cuántica para procesar grandes volúmenes de datos, crear simulaciones, desarrollar medicamentos personalizados, manipular órganos a nivel molecular…

¿Qué aplicaciones en medicina tiene la tecnología cuántica? ¿En qué se basa? ¿Qué nos depara el futuro? En este artículo vamos a analizar en detalle el nuevo paradigma de la tecnología cuántica en el campo de la salud.

Qué es la tecnología cuántica y cuál es su relación con la medicina

Las tecnologías cuánticas son las protagonistas de la penúltima revolución de la medicina y prometen tener un impacto disruptivo en esta industria .

Si bien los hospitales han estado utilizando tecnologías cuánticas como láseres e imágenes por resonancia magnética (MRI) durante décadas, las tecnologías cuánticas emergentes, especialmente en computadoras y otros dispositivos y sistemas, tendrán un impacto aún mayor, permitiendo el desarrollo de medicamentos personalizados, manipulando órganos de manera inofensiva. a nivel molecular, etc. Sin embargo, lo primero y más importante es saber en qué consisten realmente las tecnologías cuánticas.

Esta rama se basa en dos principios: la superposición de la materia y el entrelazamiento cuántico. Gracias a ellos desarrolla una computación diferente a la tradicional, capaz de almacenar muchos más estados por unidad de información y operar con algoritmos mucho más eficientes a nivel numérico. Aprovechando la mecánica cuántica, es decir, la parte de la física que estudia las partículas atómicas y subatómicas, se superan las limitaciones de la computación clásica .

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Ventajas y aplicaciones de la computación cuántica en la salud

La computación cuántica, como decimos, ya es una realidad. Incipiente, sí, pero cada día se abre todo un mundo de posibilidades en el sector sanitario. Problemas que tardarían años y años en resolverse pueden resolverse en segundos con la computación cuántica.

¿Cómo? Por ejemplo, en el futuro se espera la creación de algoritmos de inteligencia artificial más avanzados, que ayuden a encontrar métodos de tratamiento más eficientes según el tipo de paciente o que investiguen las estructuras de moléculas complejas. Esto, a su vez, permitirá descubrir nuevos medicamentos y materiales de uso clínico, impulsando el aprendizaje automático gracias al gran flujo de datos e imágenes médicas vía Inteligencia Artificial y/o Machine Learning. Y a su vez, en el ámbito de la seguridad, se mejorará la protección de los datos médicos.

Pero hay mucho más .

Seguramente, las tres áreas principales en las que la computación cuántica provoca una gran revolución:

1. tratamientos farmacológicos

Por un lado, con esta tecnología se pueden diseñar tratamientos farmacológicos a medida y en menos tiempo. La creación de medicamentos es un proceso complicado, lento y delicado, sin embargo con la computación cuántica el tiempo en cada fase se reduce drásticamente.

2. diagnóstico

Por otro lado, gracias a los avances de la computación cuántica, es posible desarrollar técnicas capaces de detectar la eficacia de la quimioterapia tras una única dosis, evaluar los tejidos de una resonancia magnética comparándolos con muchos otros ya almacenados, o conocer la eficacia de un tratamiento en minutos o días.

3. gestión de datos

Por último, las computadoras cuánticas también impulsan el Big Data y la IA , lo que facilita registrar, clasificar y analizar cantidades masivas de datos complejos y encontrar patrones en ellos en tan solo unos segundos, gestionando los datos de salud de manera mucho más efectiva. Será un absoluto acelerador de los procesos sanitarios.

Inversiones y alianzas

Uno de los mayores ejemplos de inversión y alianzas en tecnología cuántica es la colaboración entre la consultora internacional Accenture , la empresa de software cuántico 1Qbit y la firma de biotecnología Biogen .

El objetivo es diseñar la primera aplicación cuántica capaz de desarrollar soluciones médicas para problemas como la esclerosis múltiple, el Alzheimer, el Parkinson o la enfermedad de Lou Gehrig. A su vez, en el Instituto Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología Cuántica y Radiológica de Japón ya utilizan técnicas no invasivas para detectar un tumor sólido en media hora, determinar el mejor tratamiento posible y predecir su eficacia terapéutica.

El coronavirus y la tecnología cuántica

Optimizar la detección de nuevas variantes de la Covid-19 se ha convertido en uno de los grandes objetivos de la tecnología cuántica en el ámbito sanitario. Y recientemente, a partir de simulaciones, varios investigadores han desarrollado una nueva estrategia para detectar el virus SARS-CoV-2 y cualquiera de sus variantes.

En concreto, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han propuesto la posibilidad de realizar pruebas de detección de Covid-19 con tecnología cuántica . Este sistema facilitaría pruebas más rápidas y menos costosas, así como una lectura e interpretación de los resultados mejores y más precisas.

Tanto las pruebas rápidas como las PCR han sido importantes hasta ahora, sin embargo, requieren un tiempo de procesamiento de varias horas y no tienen la capacidad de cuantificar la cantidad de virus presente, sin mencionar el problema de los falsos positivos en algunos casos. .

Según datos del MIT, los falsos positivos se producen en el 25% de todas las pruebas . En este sentido, el análisis de su último trabajo muestra tasas de falsos negativos inferiores al 1% y una alta sensibilidad para detectar la carga de ARN viral, en apenas un segundo.

Esta tecnología utiliza defectos a escala atómica en pequeños trozos de diamante, conocidos como centros de vacantes de nitrógeno (NV). Estos pequeños defectos son extremadamente sensibles a pequeñas perturbaciones, gracias a los efectos cuánticos que se producen en la red cristalina del diamante.

Tecnología cuántica con diamantes para detectar enfermedades

En España, la Universidad de Murcia (UMU) acogerá el primer laboratorio español de tecnología cuántica que utilizará diamantes para la detección precoz de enfermedades .

Este proyecto permitirá la puesta en marcha del primer laboratorio en España de tecnologías cuánticas basadas en sensores NV (Nitrógeno y vacantes).

A través de este proyecto de investigación liderado por el profesor Javier Prior, la región será un referente en el estudio de patologías en sus fases más tempranas. “Los sensores implantados en diamantes permitirán un diagnóstico precoz de algunas enfermedades”, comentó el profesor.

Estos sensores cuánticos consisten en la “implantación de un átomo de Nitrógeno dentro de la estructura cristalina de un diamante junto al cual se sitúa una vacante, un ‘agujero’ en la estructura del diamante donde no se sitúa ningún átomo”, afirmó Prior.

Los sensores actúan como un electrón aislado donde su estado cuántico se mantiene durante mucho tiempo, y pueden ser manipulados con gran precisión en el laboratorio. Así, la sensibilidad de este dispositivo ante cualquier agente extraño generado por la enfermedad “nos permite detectarlo en su fase inicial”, añade el investigador de la UMU.

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