1.1. Квантовая механика в медицинской визуализации и диагностике
МРТ (магнитно-резонансная томография). Несмотря на то, что МРТ редко называют «квантовой терапией», принципы её работы непосредственно связаны с квантовой физикой (спиновыми переходами в ядрах атомов водорода). МРТ даёт высококачественные изображения внутренних органов без ионизирующего излучения и широко используется для диагностики.
ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография). Метод основан на регистрации позитронов (античастиц электронов), которые выделяются при распаде радиоактивных изотопов внутрь организма. Является примером применения квантовой физики (частиц и античастиц) в медицине, хотя тоже обычно не именуется «квантовой технологией» в обиходе.
Квантовые датчики (Quantum sensors). Существуют исследования по созданию сверхчувствительных датчиков (например, на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров – SQUID), которые могут улавливать слабые магнитные поля головного мозга (MEG, магнитоэнцефалография). Такие подходы помогут точнее диагностировать неврологические заболевания.
1.2. Квантовое моделирование и дизайн лекарств
Квантовый компьютер в перспективе позволит проводить сложнейшие расчеты структуры белков и лекарственных молекул (например, с высокой точностью рассчитывать электронные структуры). Это может ускорить процесс разработки новых препаратов и сделать их более «прицельными». Пока что квантовые компьютеры находятся в стадии активной исследовательской разработки, но потенциальная польза для фармакологии велика.
Квантовая химия – раздел, изучающий электронные структуры молекул и механизмы химических реакций, точно опираясь на уравнения квантовой механики (уравнение Шредингера и др.). Чем лучше мы понимаем эти процессы, тем эффективнее можем синтезировать и подбирать лекарства.
1.3. Протонная и ионная терапия (связанные технологии)
Хотя часто называются «протонная» или «ионная» терапия, а не «квантовая», их суть всё равно зиждется на физических законах, описываемых в рамках квантовой механики и физики высоких энергий.
– Протонная терапия использует пучок протонов для более точечного облучения раковых опухолей, минимизируя поражение здоровых тканей. Квантовые эффекты тут не выставляются напоказ, но сама точность формирования пучка и расчёт взаимодействия протонов с тканями требуют учёта квантово-механических принципов.