Cómo las tecnologías cuánticas revolucionarán la medicina del futuro

Las partículas cuánticas, como los átomos, electrones o fotones, son aquellas que se encuentran a escalas extremadamente pequeñas. Aunque las propiedades y principios cuánticos son característicos de la escala microscópica, pueden ser aplicados para el desarrollo de múltiples tecnologías utilizadas hoy en día. En particular, la aplicación de las tecnologías cuánticas en medicina, que ya cuenta con ejemplos consolidados como el láser o la resonancia magnética nuclear (RNM).

Los avances logrados en los últimos años en este campo han permitido el desarrollo de nuevas tecnologías con gran potencial en el campo de la salud, como los sensores cuánticos, la computación cuántica y la criptografía cuántica. Estas permitirán detectar y medir con gran sensibilidad pequeñas variaciones en sustancias, realizar cálculos de manera rápida y precisa, y mejorar el procesamiento y manejo de grandes volúmenes de datos. Además, posibilitarán la creación de sistemas de codificación y encriptación que harán las comunicaciones mucho más seguras que las actuales.

En un año en el que las Naciones Unidas han elegido 2025 como el Año Internacional de las Ciencias y Tecnologías Cuánticas, en conmemoración del centenario del descubrimiento de uno de los principios fundamentales de la física cuántica, el principio de indeterminación de Heisenberg, la Fundación Instituto Roche ha publicado un nuevo Informe Anticipando sobre Tecnologías Cuánticas en la medicina del futuro, elaborado desde el Observatorio de Tendencias en la Medicina del Futuro.

En palabras de Consuelo Martín de Dios, directora gerente de la Fundación Instituto Roche, las posibilidades que ofrecen las tecnologías cuánticas permitirán «grandes avances» en el campo de la investigación sanitaria. Además, también servirá para «la seguridad y privacidad de los datos» en un entorno sanitario cada vez más digitalizado, así como contribuir a la implementación de la Medicina Personalizada de Precisión para mejorar la predicción, prevención, diagnóstico precoz, y desarrollo de tratamientos innovadores y personalizados.

En el ámbito de la investigación biomédica y clínica, se espera que la aplicación de las tecnologías cuánticas, y en concreto de los sensores y la computación cuántica, tengan un mayor impacto.

Para el doctor Miguel Ángel Martín-Delgado, coordinador del informe, profesor y catedrático de Física Teórica en la Universidad Complutense de Madrid (UCM), los sensores y la computación cuántica permitirán un conocimiento más profundo y una mejor comprensión de las enfermedades y sus causas, a través del «desarrollo de nuevas técnicas instrumentales», además del diseño de «nuevos modelos de ensayos clínicos y la identificación de dianas moleculares y el descubrimiento de medicamentos».

Los sensores cuánticos, tal y como explica el doctor Martín-Delgado, son dispositivos extremadamente sensibles capaces de detectar cambios minúsculos en el entorno, que pasan desapercibidos por los sensores tradicionales. Por su parte, la computación cuántica se caracteriza por tener un potencial computacional mucho mayor que la computación clásica.

Ensayos clínicos eficientes y económicos

Las tecnologías cuánticas tienen aplicaciones prometedoras en la identificación de dianas moleculares y el descubrimiento de fármacos. Dada la elevada sensibilidad de los sensores cuánticos, se podrían aplicar, por ejemplo, en los organ-on-a-chip, que permiten generar un entorno biológico que simula el comportamiento natural de los órganos humanos y, de este modo, estudiar el efecto terapéutico de los fármacos sin necesidad de recurrir a modelos animales.

En cuanto a la computación cuántica, permite simular interacciones moleculares complejas, lo cual es crucial para el diseño de fármacos. «Utilizando algoritmos cuánticos, los investigadores pueden identificar más rápidamente moléculas prometedoras que podrían funcionar como medicamentos», precisa.

En el contexto de la práctica clínica, el desarrollo de nuevas herramientas y modelos predictivos mediante el uso de la computación cuántica abrirá nuevas posibilidades en la Medicina Preventiva y la Salud Pública de Precisión. De esta manera, la computación cuántica podría desarrollar «modelos predictivos más precisos» para la prevención de enfermedades, destaca el Dr. Martín-Delgado.

Por otro lado, se están desarrollando distintas tecnologías cuánticas para ofrecer diagnósticos más precisos y tempranos. De acuerdo con el experto, se está creando la aplicación de los sensores cuánticos para detectar biomarcadores con una alta sensibilidad y especificidad. Esto podría permitir diagnósticos «más tempranos de enfermedades como el cáncer y enfermedades infecciosas», apunta el Dr. Martín-Delgado. Asimismo, asegura que la aplicación de esta tecnología supondrá la «mejora en técnicas de imagen como la resonancia magnética nuclear (RMN) a través de la hiperpolarización cuántica».

Métodos de encriptación seguros

La generación masiva de datos en salud, y dada su la naturaleza, hace necesario contar con mecanismos y sistemas de protección que garanticen el intercambio de información, el anonimato de los individuos, asegurando la confidencialidad, protección y privacidad de las personas en todo momento.

En este contexto, las tecnologías cuánticas, a través de la criptografía cuántica, proporcionan métodos avanzados para proteger la información médica. Como señala el doctor Martín-Delgado, la criptografía cuántica ofrece «métodos de encriptación extremadamente seguros» al utilizar claves que son prácticamente imposibles de descifrar con tecnologías actuales. Esto asegura la protección de la información médica durante «el intercambio y almacenamiento», algo crucial en la digitalización de los datos de salud.

Asimismo, asegura que esta tecnología permitirá el desarrollo de protocolos de comunicación cuántica en el ámbito de la salud capaces de verificar la identidad de un usuario o dispositivo antes de permitir el acceso a los datos o a los sistemas, «evitando que agentes externos tenga acceso a los mismos», subraya el facultativo.

En esta línea, el experto asegura que las técnicas de criptografía cuántica, como la Distribución Cuántica de Claves (QKD), están diseñadas para asegurar que los datos médicos sensibles sean transmitidos de manera que no puedan ser descifrados, mejorando «la seguridad en el intercambio de información entre instituciones médicas». Por otro lado, destaca el papel de esta tecnología para el desarrollo de redes de comunicación segura.

Los grandes avances producidos en las tecnologías cuánticas en los últimos años permiten entrever el gran potencial en la medicina del futuro. Sin embargo, todavía se encuentran en fases tempranas de su desarrollo, mientras que su integración en el sistema sanitario requiere de la generación de evidencia sólida y la creación de infraestructuras adecuadas.

Además, será necesario afrontar una serie de desafíos y limitaciones técnicas, de implementación y de capacitación para asegurar una integración efectiva, con el objetivo de aprovechar al máximo su potencial y trasladar sus innovaciones al ámbito de la medicina del futuro.