Los métodos de mapeo del ADN, es decir, la identificación de la secuencia de bases nucleotídicas dentro de una cadena de ADN, son fundamentales para la atención sanitaria a medida y la detección de dolencias, aunque incluso los métodos más rápidos tardan horas o incluso días en descifrar una secuencia completa. En la actualidad, un grupo de investigación en colaboración encabezado por el Instituto de Investigación Científica e Industrial (SANKEN) de la Universidad de Osaka ha elaborado un método que podría instigar un nuevo modelo de escrutinio genómico. Las cadenas de ADN son series ordenadas de bases nucleotídicas, es decir, los cuatro “símbolos” que se traducen en información vital para el correcto funcionamiento de una entidad viva.
Por ejemplo, alterar el carácter de un solo nucleótido entre los varios miles de millones de parejas de nucleótidos del código genético humano puede provocar un grave trastorno de salud. La capacidad de interpretar las cadenas de ADN con rapidez y fiabilidad es, por tanto, indispensable para tomar algunas decisiones médicas urgentes, como determinar el curso de un tratamiento específico contra el cáncer. Lamentablemente, el examen genético sigue siendo un obstáculo para los ordenadores tradicionales, y es en este marco donde los ordenadores cuánticos demuestran su potencial. Los ordenadores cuánticos funcionan con bits cuánticos en lugar de los “0” y “1” utilizados por los ordenadores clásicos, lo que permite un aumento espectacular de la velocidad de procesamiento.
En un artículo de investigación publicado recientemente en la revista Journal of Physical Chemistry B, los científicos se propusieron emplear un ordenador cuántico para diferenciar la adenosina de los otros tres compuestos nucleotídicos. Utilizar la codificación cuántica para reconocer moléculas de nucleótidos individuales representa una fase preliminar esencial en la dirección del objetivo final del análisis del ADN, un reto que los científicos pretendían abordar. “Mediante un circuito cuántico, demostramos el método para identificar un nucleótido utilizando únicamente los datos de observación de una molécula solitaria”, aclara Masateru Taniguchi, autor principal de la investigación. “Este es el primer caso en que un ordenador cuántico se vincula a los datos de observación de una molécula individual, lo que corrobora la viabilidad de aplicar ordenadores cuánticos al análisis de genomas”.
Los investigadores utilizaron electrodos con una separación a nanoescala para detectar nucleótidos individuales. La relación corriente-tiempo del nucleótido monofosfato de adenosina era distinta de la de los tres nucleótidos restantes. Esta variación se debe a que la ruta de flujo de electrones desde el nucleótido hasta los electrodos está influida por la estructura química del nucleótido. Este principio sienta las bases para construir una puerta cuántica que sirva de identificador molecular distinto para cada nucleótido.
“Las fluctuaciones de la conductividad dependen de patrones de rotación moleculares únicos para cada nucleótido”, afirma Tomofumi Tada, autor principal de la investigación. “En la configuración actual, separar el monofosfato de adenosina de los otros tres nucleótidos no es precisamente sencillo, pero el análisis del ADN podría ser factible creando puertas cuánticas también para estos nucleótidos adicionales”. Esta empresa posee amplias y apasionantes perspectivas de uso: los avances en la creación de medicamentos, la detección del cáncer y el estudio de enfermedades contagiosas son sólo algunos ejemplos de lo que se prevé con la aparición de la evaluación extremadamente rápida del genoma.
Esta es una traducción del inglés, el artículo original puede encontrarse aquí: Could Quantum Computing Be the Next Evolution in DNA Study?
