近日，量子经济发展联盟（Quantum Economic Development Consortium，简称QED-C）的一份报告展示了，量子传感器是一种能够检测来自人体的细微信号的尖端技术，可能很快就会改变疾病的诊断和监测方式。
该报告概述了与传统医疗设备相比，量子传感工具（从基于金刚石的探测器到光泵磁力计）如何提供前所未有的灵敏度。这些传感器可以帮助诊断早期阿尔茨海默氏症等疾病，或是提供更好的胎儿发育成像，甚至能够实时分析微生物组。
“改进的传感器可能会影响生物医学的多个方面，”报告指出。“例如，量子传感器因其更高的灵敏度和新颖的外形尺寸特性，为患者提供了更高效、更准确的医疗诊断的可能性。这些特性使量子传感器能够收集大量有关患者和医疗状况的数据，从而促进药物和治疗方法的开发以及疾病的早期诊断。量子传感器的优势激发了整个生物医学行业（从产前护理到癌症检测和治疗）关于解决方案、量子用例和商业模式的新思路。
报告称，传统的医疗设备，如磁共振成像（MRI）机，体积庞大、价格昂贵，有时还具有侵入性。例如，超导量子干涉仪（SQUIDs）的运行需要超低温和大型磁屏蔽设备，这限制了它们的灵活性。另一方面，光泵磁力计（OPMs）等量子传感器可以在室温下工作，从而降低了成本并提高了便携性。该报告还介绍了这些传感器在可穿戴设备或紧凑型成像系统中使用的发展潜力。
一个很有前途的应用是用于脑成像的脑磁图（MEG）。与基于SQUIDs的系统不同，OPM-MEG 技术使用激光来测量大脑产生的微弱磁场。这可能有助于诊断癫痫、阿尔茨海默病和创伤性脑损伤。OPM-MEG系统也是非侵入性的，对患者来说更舒适，所以特别适合用于研究儿童的大脑活动。
尽管量子传感器具有潜力，但将量子传感器引入诊所和医院仍面临重大挑战。该报告强调了传感器开发人员、临床医生和政策制定者之间需要更多合作的必要性。专家建议，为了确保开发的传感器实用且高效，开发人员必须了解临床医生的独特需求，这表明需要建立跨学科的团队来确保联邦政府资助项目的顺利实施。
监管流程也是一只”拦路虎”。获得美国食品药品监督管理局（FDA）对新医疗器械的批准的时间表通常长达数年。开发人员还必须获得保险公司的支持，以确保新技术能够获得医保的报销。这些障碍，再加上专注于医疗保健领域成果转化的资金有限，减缓了该技术商业化的进程。
该研究确定了量子传感器的几个高影响力应用，例如亚细胞成像、母体和胎儿监测以及全身系统性疾病检测。例如，胎儿心磁图系统（fMCG）可以精确监测胎儿心律，有助于检测目前仅靠超声检查难以诊断的心律失常等疾病。
基于钻石的量子传感器允许研究人员在细胞层面上测量温度和磁场变化，从而进一步影响癌症研究。例如，该传感器可以帮助提供对肿瘤状态和药物疗效的监测结果。
量子传感器还可以实现实时微生物组分析，从而改善公共卫生状况监测或帮助医生为患者提供个性化的治疗方案。
为了克服这些挑战，该报告提出了几项建议。其中一项是建议解决量子传感器缺乏可访问的测试平台的问题，尤其是对于小型初创公司而言。另外，需要在国家实验室或大学建立共享设施以促进跨学科研究并降低成本，使物理学家、生物学家和工程师能够与临床医生一起工作，进而更好的改进传感器设计。这些实验室可以帮助明确量子传感器相对于传统传感器的优势，从而加速其商业化进程。
专家认为，资金的优先方向也应该转向高可行性的生物医学项目。例如，开发稳健且成本效益高的OPM系统可以帮助更多的医院和研究中心获得先进的脑成像结果。
该报告还呼吁美国国立卫生研究院（NIH）等联邦机构为跨学科合作创造机会。这可能包括要求团队负责人协调传感器开发人员和医疗保健专业人员参与到资助提案的整个工作中来。
国立卫生研究院（NIH）和国家科学基金会（NSF）等联邦资助机构可能需要多学科团队来提交资助提案，从而促进研究人员和临床医生之间的早期合作。这种方法可以减少传统医疗保健行业对采用新技术的阻力，因为参与开发的临床医生通常更清楚传感器的优缺点。
该报告还强调了为高影响力生物医学应用提供定向资金的重要性。用于大脑和胎儿成像的光泵磁力计（OPMs）等技术的投资可以推动医疗保健领域的创新，并支持专注于量子传感器的小型企业推动促进合作伙伴关系和多学科团队的建立，确保这些尖端工具解决现实世界的医疗挑战。
分析师补充说，量子传感器开发人员通过参加医学会议和在美国医学会组织的活动中举办特别会议，积极与最终用户互动。
虽然量子传感器的潜在应用范围很广泛，但要真正实现它们则需要数年时间。许多技术仍处于概念验证阶段，其开发仍需要大量投资。然而，回报可能是变革性的，它将提供更好的医疗结果并降低整体医疗成本。
该报告得出结论，量子传感器可能“对生物医学行业产生重大影响”，但要实现这一目标需要科学、工业和政策之间的合作。报告建议，通过积极的投资和正确的合作伙伴关系，量子传感技术在医学中的潜在应用可能很快就会成为现实。
