データセキュリティ問題の解決から大気汚染まで、アジアはすべての分野で量子テクノロジーを活用している。

AsianScientist － 前途有望な量子テクノロジーは研究室を離れ、すでに産業界で頭角を現している。 政府やIBM、アリババなどといった企業から数十億ドルの投資が流入する中、アジアの量子分野は慢性疾患の管理から大気汚染まで、緊迫した問題の解決にあたり洗練された新しい方法を誇る。

発電所を守る

データ保護は、銀行口座と医療記録をハッキング攻撃から守るためだけに重要なのではない。発電所でさえ、一流のセキュリティを必要とする。 韓国では、国営韓国水力原子力発電の原子力発電所を守るために量子暗号が使用されている。パターンのないパスワードが生成されるため発電所のネットワークに入り込むのはほぼ不可能になり、外部の者による乗っ取りを防ぐ。 このデータセキュリティソリューションを提供しているのは、新しい5Gサービスの保護を最初に開発した携帯電話会社であるSK Telecom (SKT) である。機密情報を隠蔽するためには、期待される高速ワイヤレスデータ転送だけでなく耐量子5Gネットワークの開発も重要である。 QKDを介したSKTのデータ暗号化の方法は、スマートで安全な都市の環境を整え、あらゆる種類の重要な技術インフラを不正アクセスから保護することもできる。

タスクは多く、サービスは速く

生産性を最大化するために、各アクティビティの緊急性と難易度を考慮しながら特定の時間枠に従ってタスクをスケジュールすることがある。ロードスケジューリングと呼ばれるこの手法はモノのインターネット (IoT) システムの運用を強化するのに役立ち、サービス提供の向上につながる。 インドの研究者らは、IoTアプリケーションのロードスケジューリングを最適化するために、量子コンピューティングに着想を得たニューラルネットワークモデルを開発した。IoTテクノロジーが産業界全体に現れる中で、サービス提供を求める需要の高まりに対応するには、効果的なタスク割り当てが必要である。さもなければシステムは実行すべきすべてのコンピューティングタスクに埋もれてしまい、遅延が発生し、さらに酷ければコンポーネントが誤動作するかもしれない。 インドのラブリー・プロフェッショナル大学、グルナナクデブ大学、アムリトサル工科技術大学の科学者らで構成されるチームが構築した量子コンピューティング・アルゴリズムは、積極的に意思決定を行い、各タスクにリアルタイムで十分な資源を割り当てる。 この手法は生産性を最大化するだけでなく、消費電力を最小化し、技術障害のリスクを軽減させる。高度に最適化された環境では、IoTアプリケーションはスケールアップしてより複雑な操作を実行できるように設定され、最終的にはさまざまな産業分野の能力を向上させる。

細胞レベルでストレス捉える

医療診断の未来は、単純な血液検査にかかっているかもしれない。この検査では、細胞を標識し、酸化ストレスを検出するために新しい量子ドットを注入する。量子ドットは電気的特性を持つ非常に安定した小さな結晶であり発光する。人間の臓器は、体が血中活性酸素種（細胞の機能を損ない、重度の炎症を引き起こすことのある有害な分子）を取り除くことができない場合、高レベルの酸化ストレスを蓄積する。 日本の量子科学技術研究開発機構（量研／QST）をはじめとする国際チームは、細胞レベルで酸化ストレスを観察するために、量子ドットを核とした高感度センサを開発した。 量子センサが生細胞に入ると、高い酸化ストレスを検出して磁気信号を発信する。 MRIを使用してこれらの信号を処理し、損傷部位を視覚化すると、癌や神経変性などの慢性疾患を初期段階で正確に診断できる。 センサを病院で使用できるようにするにはさらに研究を進める必要があるが、これは最初のマイルストーンであり、早期発見を強化し、手遅れになる前に予防的介入を促進できる重要なステップとなっている。

局所重力の測定

地球の表面の重力加速度の標準的な数値は毎秒9.8メートルの二乗であることが知られているが、正確な数値は場所によって少し異なる。これは局所重力と呼ばれる。この地球の引力の変動は、我々の日常生活に影響を与えることはほとんどないが、火山学や鉱業などの分野では重要である。

シンガポールの南洋理工大学（NTU）の研究者らは、局所重力をピンポイントの精度で測定できる携帯型重力計を構築中である。現在、地球物理学的調査を行い、爆発物、ハンマー、または重い物体を落下させることによって生成される小さい、けれど繰り返されるパルスが作る圧力波を利用して地下の地図を作っている。 この圧力波は浅い部分の地図を作る場合のみに使用されるが、量子テクノロジーを使用すると、断層活動や地殻破断に関してさらに長い距離を測定でき、詳細なデータを提供できる。 重力の強度は岩の形と地殻の密度に応じて変化するため、高精度の量子機器があれば、科学者らは地下で起こっていることについて詳しく知ることができる。 たとえば、鉱物探査において局所重力が小さなスパイク型の波形を見せる場所は、石油鉱床、ダイヤモンド、その他希土類鉱物の存在を示している可能性がある。この同じ技術は地震活動の監視のゲームチェンジャーとなるかもしれず、火山噴火の前には、揺れや地下のマグマの流れが引き起こす地殻のわずかな変化を検出するために使用することができる。

最も優れた「ほこり検出器」

中国科学技術大学 (USTC) の研究者らは、アジアで初めて、地球の成層圏の大気汚染の監視を行う量子光検出測距 (LiDAR) 法を開発した。成層圏にはオゾン層がある。 オゾン層は、太陽から放射され皮膚に悪影響を与える紫外線を吸収するが、大気汚染物質がこの層を破壊し、穴を開け、人間と環境の両方の健康を脅かす可能性がある。 USTCチームのシステムは、光の量子粒子を使用して風速を測定し、大気汚染物質の分布と粒子状物質 (PM) または微細な塵の濃度を計算する。PMの大きさは髪の毛の約70分の1で、吸入すると心臓や肺に損傷を与えることがある。 LiDARテクノロジーは高解像度の検出機能を備えており、汚染源を特定し、中国のみならず近隣諸国のPM濃度も判断する。量子センサと超伝導体を組み合わせると、システムはさらに安定し、ノイズの多いデータは減り、結果はさらに正確になる。長期的な環境汚染であろうと、もっと直接的な危険であろうと、量子を使用する大気検出方法は、この地域の大気質モニタリングの取り組みを大幅に後押しする。