医学

量子コンピューターで、医療業界の常識を覆せ!!

先日、IBM が量子コンピュータを商用化したことがニュースになっていました!!

記事はこちら!
「IBM、CESで史上初の商用量子コンピューターを発表。20Qビットだがパイオニアとして大きな意義」

待ちに待った量子コンピューターですね!(*’▽’)
性能に関してはまだまだ不十分のようですが、期待が高まります~!

 

出典:「IBM Q System One」

 

本記事では、この量子コンピュータが完成することで、医療業界にどういった影響を与えるのか探っていきます~~!!(^^)!

 

量子コンピュータとは?

従来のコンピューターは、二進法が用いられていることはご存知でしょうか。

これは、電流が流れる電流が流れないという2つの状態のみを扱っている為、
電流が流れる時を1、電流が流れていない時を0として、二進法で信号を送ります。

 

一方で、量子コンピュータはどうでしょうか??

量子コンピュータは、「電流が流れる」「電流が流れない」という1と0の状態に加えて、
電流が流れる・流れないの間に存在する2つの状態が混在しているため
無数の状態を作り出すことが実現しているわけです!

 

例えて言うならば

電流が

0.3流れていて、0.7流れていない状態や

0.6流れていて、0.5流れていない状態など、、、

様々な状態が作れるわけですね!

 

ここで2つの状態が混在するというのはピンと来ないかもしれませんが

これは量子力学で導かれる、物体は波の性質を持ち合わせているという事実が関係しています。

簡単に言ってしまえば、あるものがそこに存在するかどうかは見てない限りは確率だと言うことです。

 

分かりづらいと思うので、

有名で分かりやすい例を出してみましょう。

「シュレーディンガーの猫」
みなさんも聞いたことがあるかもしれません。

 

出典:ウィキペディア

どういったものか簡単に説明すると、

まず、蓋のある箱を用意して、その中に猫を一匹入れます。

箱の中には、毒ガス噴射装置も一緒にいれ、スイッチを押すと、50%の確率で、毒ガスが噴射され、猫は死んでしまいます。

また、スイッチは箱の外まで伸びていて、スイッチを押しても、箱の中の猫は、蓋を開けて実際に確認するまで、生けているのか死んでいるのかは分かりません。

 

さて、猫が可哀そうですが、実際にスイッチを押してみました|д゚)

 

この箱の蓋を開けて観測するとき、
猫が生きている確率は50%、死んでいる確率も50%ですよねっ!!

 

したがって、この猫は、生きている状態と死んでいる状態が、1:1で重なりあっていると解釈しなければならず、スイッチを押してから蓋を開けるまでは、「猫が生きている状態」と「猫が死んでいる状態」が共存していると捉えることができます。

この状態が、量子コンピューターでいうところの、
0と1の間に混在する状態が存在する!
ということです。

 

分からなかった人は、量子力学の教科書を読んでみましょう~~(*’▽’)

 

 

さて、この無数の状態を作ることにより量子コンピュータは高い処理能力を実現できます!

 

従来のコンピュータでは1000バイト(bit)などと読んでいた単位が
量子コンピュータでは1000量子ビット(Qubit)と言う単位になります。

 

なんかすごく大きそうな単位ですよねっ!!

出典:SlideShare

 

理論的には50量子ビットを超えたあたりで従来の最速のスーパーコンピュータの
処理能力を上回ってしまうことが予測されています!

これを量子超越性といいます!!

 

 

 

医療への応用

それでは医療ではどのような応用が期待されているのか見てみましょう!

 

新薬の開発

新薬となる化合物の構造を高い計算能力で見つけ出すことが可能になります!

 

これにより、今までは自然界の物質をベースに探していた化合物もコンピュータ上で
全て見つけ出してしまうことも可能になるかもしれません。

これが実現した暁には難病の特効薬が発見されることでしょう。

 

 

脳の仕組みを解明

人間の脳はとても複雑な神経回路を持ち、これが私たち自身の自我を作り出しています。

現状ではこれほど多くの神経細胞の作り出す神経回路を解明することは難しく
脳の仕組みと言うのは部分的にしか知見が得られていませんが量子コンピュータの
高い処理能力により脳の神経回路を電子上で完全に再現することができるようになるかもしれません!

これにより、全くわかっていない精神疾患の病態などが次々と明らかになるかもしれません。

 

 

生体内のタンパク質の動態を解明

2003年にヒトゲノム計画は終了し、人間の設計図が解明され医療の新たな時代への幕開けとなりました。

しかし、遺伝子がコードするタンパク質については未だに未解明な部分が数多くあります。

この遺伝子の作り出すタンパク質の候補は無数といっても良いほど数多くありますが量子コンピュータにより全てのタンパク質が同定され、その動態も解明されることでしょう。

これにより、先天性疾患の原因の解明完全なるテーラーメイド医療の実現が期待されます。

 

 

まとめ

想像も追いつかないような、凄いことばかりですね!!

これからの未来を量子コンピュータが担ってくれることでしょう!

 

完成が待ち遠しいです!!(*´ω`)

 

 

 

<参考>

・【図解】コレ1枚でわかる量子コンピュータ
http://blogs.itmedia.co.jp/itsolutionjuku/2017/12/1_15.html