Nueva revolución en la medicina: las tecnologías cuánticas

Una nueva generación de tecnologías denominadas cuánticas promete tener un impacto disruptivo en multitud de sectores e industrias, y la medicina será uno de los campos más beneficiados. Los hospitales llevan décadas utilizando tecnologías cuánticas como el láser o las imágenes por resonancia magnética (IRM). Sin embargo, las tecnologías cuánticas emergentes tendrán un impacto mucho mayor y hasta podrán permitir el desarrollo de medicamentos a medida o la manipulación de órganos a nivel molecular de manera inocua. 

¿Qué son las tecnologías cuánticas?

Se caracterizan por utilizar y aprovechar propiedades y fenómenos del mundo microscópico que no ocurren en el mundo macroscópico y que tienen un gran potencial. Por ejemplo, las partículas como los electrones o los fotones pueden estar en varias posiciones al mismo tiempo, gracias a la propiedad conocida como superposición cuántica. Esto tiene grandes aplicaciones en computación, permitiéndonos realizar varios cálculos o simulaciones de manera simultánea en lugar de secuencial. El nombre de estas tecnologías se debe a que la teoría física que describe estos fenómenos se conoce como Mecánica Cuántica.

Si bien pueden distinguirse al menos siete tecnologías cuánticas emergentes, hay tres que son especialmente relevantes para el futuro de la medicina, la biología y la genética: la computación cuántica, la simulación cuántica, y la óptica cuántica. Las dos primeras consisten en dispositivos capaces de realizar ciertos cálculos y simulaciones exponencialmente más rápido que los computadores actuales, pudiendo ejecutar en minutos u horas cómputos que hoy en día tardaríamos miles de años en procesar.

La tercera consiste en el estudio de todo tipo de procesos ópticos, como por ejemplo la emisión y absorción de radiación por parte de la materia. El dominio de estos procesos es esencial para el desarrollo de técnicas que permitan detectar órganos dañados o tumores y llegar a manipularlos a nivel molecular con alta precisión y de manera inocua.

Relevancia para la medicina

Una de las aplicaciones con mayor potencial disruptivo la encontramos en el diseño de medicamentos a medida. Actualmente, la creación de medicamentos implica años de experimentos de laboratorio durante las fases de descubrimiento, clínica y pre-clínica. Con la capacidad computacional exponencialmente mayor de la computación cuántica, los expertos creen que será posible simular con computadoras el efecto de diferentes compuestos químicos sobre organismos a nivel molecular. Esto permitiría diseñar nuevos medicamentos con los computadores de manera mucho más rápida y barata.

Otra aplicación con gran potencial es la manipulación molecular, de gran importancia para luchar contra tumores o cánceres. Hoy en día contamos con técnicas nocivas, como los rayos X, y técnicas inocuas, como las IMR, para el escaneo de áreas específicas del cuerpo, o con tratamientos como la quimioterapia para luchar contra este tipo de patologías. Sin embargo, no existen técnicas precisas para poder identificar y modificar células o tejidos específicos de manera no perjudicial.

Afortunadamente, el campo de la óptica cuántica, que estudia cómo la materia y la radiación interactúan a nivel cuántico, tiene potencial para llegar a controlar moléculas individuales mediante la radiación que estas emiten y absorben, pudiendo alterarlas, modificarlas y/o destruirlas. Se podría llegar a interactuar de manera individual con las células cancerígenas y destruirlas sin perjudicar ninguna célula sana. Adicionalmente, las aplicaciones en diagnosis molecular, medicina de precisión y nano-biología son incontables.

Alianzas e inversión

Prueba de lo prometedor de estas tecnologías son las inversiones y alianzas que ya se están formando en el sector privado para el desarrollo de este tipo de técnicas. Un ejemplo es la colaboración iniciada en 2017 entre la consultora internacional Accenture, la compañía de software cuántico 1Qbit y la firma de biotecnología Biogen para 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. Asimismo, en el instituto de investigación nacional japonés Quantum and Radiological Science and Technology (QST) ya están utilizando técnicas no invasivas para detectar un tumor sólido en media hora, determinar el mejor tratamiento posible, y predecir su eficacia terapéutica.

La promesa de esta nueva era tecnológica también constituye una gran oportunidad que las principales potencias mundiales ya están intentando aprovechar. Muestra de ello son el liderazgo de China, con un programa nacional para investigación y desarrollo de tecnologías cuánticas de 10 billones de dólares, y los programas de la Unión Europea y Estados Unidos, con presupuesto por encima de un billón de dólares. Sin embargo, en América Latina y el Caribe la ausencia de start-ups y compañías del sector privado hacen que el ecosistema cuántico en la región esté formado solamente por algunos brillantes investigadores en universidades de países como Brasil, Argentina, México, Colombia, Chile, Uruguay o Paraguay.

Ya existen oportunidades de introducirse al mundo de la programación cuántica para usuarios. Un ejemplo son los códigos y simuladores de código abierto en la red para cualquier persona que quiera desarrollar algoritmos cuánticos. Algunas de las opciones más populares son IBM Q Experience y el lenguaje #Q de Microsoft.

Apalancar estrategias prometedoras

Si bien una corriente de opinión piensa que no merece la pena invertir en tecnologías cuánticas a estas alturas en la región porque no dará fruto inmediato y existen problemas más urgentes que requieren atención, otros piensan que ambas cosas no son contradictorias. La tecnología es la apuesta segura hacia el desarrollo a medio y largo plazo, y si bien es necesario encargarse de los problemas de hoy, qué mejor que hacerlo de manera que estemos más cerca de solucionar también los del mañana. Si las tecnologías cuánticas se convierten en la base de una nueva era tecnológica, como muchos creen, tendrán lugar cambios sociales, ambientales, económicos y hasta demográficos. Entender cómo estos cambios tendrán lugar permite diseñar la mejor estrategia para que esta nueva era se convierta en una oportunidad y no un desafío.

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Marcos Allende López trabaja como consultor en el IT Tech Lab del Departamento de Tecnologías de la Información del BID liderando la investigación en tecnologías emergentes. Su trabajo se centra principalmente en blockchain y las tecnologías cuánticas, apoyando diferentes iniciativas del Banco y coordinando el equipo tecnológico del programa regional del BID Lab para el desarrollo del ecosistema blockchain en América Latina y el Caribe denominado LACChain. Marcos se graduó en Física en la Universidad de Oviedo, Asturias y cursó estudios superiores de Física Teórica el Instituto de Física Teórica de Utrecht, Holanda y en la Universidad Complutense de Madrid, donde obtuvo su Máster en Física Teórica. Antes de venir al BID, trabajó como fellowship en el CIEMAT en un proyecto de neutrinos llevado a cabo en el CERN.

Fuente: Marcos Allende López (*) – blogs.iadb.org