東芝(綱川智社長COO)と東北大学東北メディカル・メガバンク機構(ToMMo、山本雅之機構長)は1月14日、数百ギガバイトを超えるデータ量の全ゲノム配列データを、量子暗号通信を用いて伝送することに世界で初めて成功したと発表した。

ゲノム解析データ伝送システムの概要

 量子暗号通信技術による鍵配信速度は、現時点で最大でも10Mbps程で大規模なデータ伝送の活用には課題があったが、今回東芝とToMMoは、大規模データを逐次暗号化・逐次伝送するシステムを新たに開発し、全ゲノム配列データのリアルタイム伝送を実現した。これにより、量子暗号技術が大容量データの伝送に活用できること、またゲノム研究・ゲノム医療の分野で実用レベルで活用できることを実証した。

 具体的には、東芝と東芝欧州研究所傘下のケンブリッジ研究所が開発した高速量子暗号通信技術を用いて、大規模データの効率的な伝送を実現。大規模で秘匿性の高いゲノム解析データを伝送する際、大規模データを一度に伝送するのではなく、次世代シークエンサーのゲノム解析データ出力を量子暗号によって逐次暗号化して伝送する技術を開発した。これは、次世代シークエンサーが出力するゲノム解析データと、量子暗号装置が出力する暗号鍵を、暗号技術ワンタイムパッドによって逐次暗号化してリアルタイムに伝送する技術。次世代シークエンサーの動作に合わせて、逐次データ伝送を行うことで、大規模な全ゲノム解析データの伝送処理における遅延を短縮することができる。

 東芝とToMMoは、この技術を活用し、東芝ライフサイエンス解析センター(仙台市青葉区南吉成)に設置した次世代シークエンサーを用いて、ToMMo(仙台市青葉区星陵町)までの約7km間に敷設された光ファイバー専用回線を介したデータの伝送実証を行った。ToMMoが保有するDNA検体を対象とした、全ゲノム配列解析から出力される全ゲノム配列データを、量子暗号通信によって逐次暗号化・逐次伝送させ、解析処理完了から遅延なく、リアルタイム伝送することができた。これにより、量子暗号技術が、大規模で秘匿性の高いゲノム解析データの暗号伝送に十分に活用でき、実用レベルであることを確認した。

 東芝は今後も、医療・金融・通信インフラなどの多様なアプリケーションでの量子暗号技術の実用化を目指した取り組みを進めていく。ToMMoは引き続き、ゲノム情報に基づいた未来型医療の実現に向け、安全・安心なICT技術の活用を推進していく。