Technik

Quantensensoren in der Medizin: Präzisere Diagnosen durch neue Technologie

von Artisan Baumeister · Veröffentlicht 30. März 2025 · Aktualisiert 30. März 2025

Quantensensoren basierend auf NV-Zentren in künstlichen Diamanten bieten neue Wege für frühzeitige und präzisere Diagnosen. In diesem Artikel beleuchten wir aktuelle Forschung, konkrete Anwendungen in der medizinischen Praxis und die Herausforderungen auf dem Weg zur breiten Nutzung.

Inhaltsübersicht

Einleitung
Was Quantensensoren leisten – und wie sie die Diagnostik verändern
Forschung im Fokus: Wer entwickelt was – und wie weit ist die Technik?
Grenzen, Kosten, Kontroversen – was noch bedacht werden muss
Fazit

Einleitung

Früherkennung rettet Leben – doch viele Krankheiten werden oft zu spät erkannt. Mit der neuen Generation von Quantensensoren könnte sich das drastisch ändern. Diese hochsensiblen Messsysteme basieren auf Quanteneffekten, etwa den sogenannten NV-Zentren in künstlichen Diamanten, und ermöglichen es, selbst minimale biochemische Veränderungen in Echtzeit zu erfassen. In der Forschung und Entwicklung tut sich einiges: Projekte wie das deutsche Cluster „QSens“ treiben die Integration dieser Technologie in die biomedizinische Diagnostik voran. Dieser Artikel beleuchtet, wie Quantensensorik funktioniert, wo ihr Potenzial liegt – und was gesellschaftlich und technologisch dafür noch notwendig ist.

Was Quantensensoren leisten – und wie sie die Diagnostik verändern

Was genau machen Quantensensoren anders?

Quantensensoren messen Signale, die konventionelle Diagnosegeräte oft gar nicht erfassen können – etwa winzige Magnetfelder, die von Nervenzellen oder biologischen Prozessen erzeugt werden. Ein Schlüsselelement dieser Technologie sind sogenannte NV-Zentren (Stickstoff-Fehlstellen) in künstlich erzeugten Diamanten. Diese winzigen Materialdefekte verhalten sich wie extrem empfindliche Nadelspitzen: Sie reagieren auf minimale Veränderungen in ihrer Umgebung, mit einer Präzision, die deutlich über dem liegt, was bisherige Sensorik leisten kann.

Warum das eine neue Ära der Diagnostik einläuten könnte

Die Überlegenheit beginnt bei der Früherkennung. Krankheiten wie Parkinson oder bestimmte Krebserkrankungen senden in sehr frühen Stadien schwache biophysikalische Signale aus. Ein Quantensensor mit NV-Zentren kann diese erfassen, lange bevor Symptome auftreten oder herkömmliche Verfahren anschlagen. Die Folge: Eine frühe und oft lebensrettende Diagnose.

Dazu kommt Geschwindigkeit. Die Quantentechnologie ermöglicht Echtzeit-Messungen, zum Beispiel der neuronalen Aktivität. Das eröffnet neue Perspektiven, etwa beim Einsatz gedankengesteuerter Prothesen oder bei hochauflösenden MRTs – also in Bereichen, in denen bislang millimeterfeine Unterschiede entscheidend sind.

Der Weg in die Praxis

Aktuelle Forschungsprojekte, wie das Zukunftscluster QSens, arbeiten daran, diese medizinische Technologie rasch in die klinische Anwendung zu bringen. Der Nutzen ist klar, aber die Kosten medizinischer Innovationen bleiben eine Hürde. Doch je mehr biomedizinische Anwendungen entstehen, desto wahrscheinlicher ist eine breitere Nutzung – und damit eine Veränderung, die mehr ist als nur ein technologischer Fortschritt: ein echter Gewinn für die Patientenversorgung.

Forschung im Fokus: Wer entwickelt was – und wie weit ist die Technik?

Es sind nicht nur einzelne Labore, die an der nächsten Generation medizinischer Technologie arbeiten – es ist ein breites Netzwerk. Im Zentrum steht das Forschungsbündnis QSens, das 2021 als Zukunftscluster rund um die Quantensensorik gegründet wurde. Geleitet von Prof. Dr. Jens Anders von der Universität Stuttgart, bündelt QSens exzellente Expertise aus Wissenschaft und Industrie. Beteiligt sind unter anderem die Universitäten Stuttgart und Ulm, außerdem 17 Industriepartner – von Bosch bis Ottobock und Boehringer Ingelheim.

Die erste Förderphase startete mit 15 Millionen Euro über drei Jahre. Ziel: Grundlagen schaffen für praxistaugliche Quantensensoren, etwa solche auf Basis von NV-Zentren – Stickstoff-Fehlstellen in Diamanten, die äußerst empfindlich auf Magnetfelder reagieren. Diese Sensoren sollen biomedizinische Signale erfassen – etwa neuronale Aktivität oder winzige Veränderungen in Zellstrukturen. Also dort messen, wo herkömmliche Verfahren nicht hinkommen oder zu ungenau sind.

Ab Oktober 2024 beginnt die zweite Förderphase. Im Fokus stehen dann konkrete biomedizinische Anwendungen, darunter die Entwicklung von Quantensystemen für präzisere Früherkennung neurologischer Erkrankungen. Partner wie Boehringer Ingelheim könnten neue Wege in der Medikamentenentwicklung nutzen, während Bosch an Systemen für nicht-invasive medizinische Diagnostik arbeitet. Die Verzahnung von universitärem Wissen mit industrieller Umsetzung ist hier kein Nebenaspekt – sie ist das Betriebssystem des Projekts.

Wer also wissen will, wer an der Zukunft der Quantentechnologie arbeitet und wann der klinische Alltag davon profitieren könnte, findet in QSens eine Antwort, die keine Theorie bleibt. Hier wird geforscht, was morgen heilt.

Grenzen, Kosten, Kontroversen – was noch bedacht werden muss

So vielversprechend die Quantensensorik für die medizinische Diagnostik ist – der Weg von der Forschung zur realen Anwendung ist kein Selbstläufer. Eine der zentralen Hürden: die enormen Einstiegskosten. Die auf NV-Zentren (Stickstoff-Fehlstellen in künstlichen Diamanten) basierenden Sensoren sind technisch hochkomplex und erfordern spezialisierte Infrastruktur. Für Großkliniken mag das mittelfristig tragbar sein – in kleineren Praxen oder ländlichen Regionen bleibt der Zugang bislang oft Wunschdenken.

Hinzu kommen ethische Fragen: Welche Daten erfassen diese Sensoren? Wer darf sie auswerten? Und: Wie weit darf Technologie in den menschlichen Körper „hineinhören“? Die Fähigkeit zur Früherkennung ist medizinisch ein Segen – doch sie wirft gesellschaftliche Debatten auf, etwa über voreilige Diagnosen, psychosoziale Belastungen oder diskriminierende Versicherungsmodelle.

Genau hier setzen interdisziplinäre Kooperationen wie das Zukunftscluster QSens an: Mediziner, Physiker, Ethiker und Industriepartner entwickeln derzeit nicht nur marktfähige Prototypen, sondern diskutieren auch regulatorische Rahmenbedingungen. Die zweite Förderphase ab Oktober 2024 zielt gezielt auf biomedizinische Anwendungen – etwa neuartige bildgebende Verfahren oder sensorbasierte Diagnosegeräte für neurologische Erkrankungen.

Langfristig könnten Quantentechnologie und medizinische Technologie Hand in Hand zu effizienteren, personalisierten Therapien führen. Doch damit dieses Versprechen keine Elitenlösung bleibt, müssen die Kosten medizinischer Innovationen sinken – durch Skalierung, Open-Access-Strukturen und gezielte Förderung im öffentlichen Gesundheitswesen. Nur so wird die Quantensensorik zu einem realistischen Teil alltäglicher medizinischer Versorgung.

Fazit

Quantensensoren versprechen nicht nur deutlich präzisere Diagnosen, sondern könnten langfristig auch Kosten senken, indem sie Behandlungen früher möglich machen. Doch auf dem Weg in den Praxisalltag sind noch viele Herausforderungen zu lösen: von fairer Zugänglichkeit bis hin zur Integration in bestehende Systeme. Damit Quantentechnologie in der Medizin kein Nischenphänomen bleibt, braucht es transparente Kommunikation, gezielte Förderung und mutige Pioniere – sowohl in der Forschung als auch auf politischer Ebene. Die medizinische Diagnostik steht möglicherweise vor einem bahnbrechenden Umbruch – wenn wir ihn richtig gestalten.

Was denken Sie über den Einsatz von Quantentechnologie in Arztpraxen? Diskutieren Sie mit in den Kommentaren oder teilen Sie den Artikel.