2022年12月8日，東芝與東北大學Tohoku Medical Megabank Organization (ToMMo)、東北大學醫院、資訊通訊研究機構（NICT）聯合宣佈，全球首次構建實施了個人化醫療健康系統，該系統利用量子加密通訊技術、祕密分割技術的量子安全技術與個人認證技術相結合，在多地分散保管大量個人基因體資料，用於醫療和健康管理。從資訊理論的角度來看，該系統安全且將來也不會有遭到竊聽的威脅，能防止基因體資料的泄漏、篡改、丟失，隨時可以與個人認證聯動進行解碼、復原並使用，因而有望推動個人化醫療健康的實施和普及，基於基因體資料等對每個人進行最優健康管理。該研究的一部分是作爲内閣府綜合科學技術創新會議的戰略性創新創造計劃（SIP）「實施利用光與量子的Society5.0的技術（管理法人：QST）」的一環實施的。
圖1 個人化醫療健康的總體流動程（供圖：東芝）
爲對基於個人的遺傳資訊和生活習慣等提出最佳健康風險管理方案，並實施考慮到個人多樣性的個人化醫療健康，除了基因體數據分析技術，安全放心地傳輸、保管和使用包括基因體資料在内的個人健康資料的技術也不可或缺。
爲了推動個人化醫療健康的實施，上述四方此次新開發了「綜合密鑰管理系統」和「份額控制系統」，致力於驗證結合基因體資料的安全統一保管與復原、隨時分割保管大量個人資料、與個人認證聯動並在必要時進行復原的應用實例。
「綜合密鑰管理系統」是一個統一管理運用量子加密、祕密分割和個人認證的平台，實施了綜合提供在量子加密和祕密分割功能中大量使用的加密密鑰和隨機數的功能，以及資料傳輸、保管的統一運用。由於以相同的格式提供加密密鑰和隨機數，能分別切換使用，可以更高效地運用大規模系統。
此外，大量基因體資料的傳輸需要大量的量子加密密鑰，但加密密鑰的生成速度有限。由於資料的保管位址是固定的，以往的分割備份方法在將多個份額分散保管在不同地點時，如果要像此次的用例一樣隨時分割保管大量個人資料，則存在無法有效地使用量子加密密鑰的問題。
對此，此次開發的「份額控制系統」可根據各分散地量子加密密鑰的餘量資訊來決定保管份額的最佳地點，並關聯個人ID進行保存，所以能在大規模系統中安全且高效地分散保管大量個人資料，並且以個人認證爲觸發機制確定對應的份額，安全地復原和使用個人資料。
四方將2021年7月研發並實證的「資料分割保管技術」與此次開發的「綜合密鑰管理系統」和「份額控制系統」相結合，構建了個人化醫療健康系統，透過ToMMo和東北大學醫院的操作進行了實證試驗，應答了可以構建出在資訊理論層面具有安全、具有現實性的個人化醫療健康系統。
此次構建的個人化醫療健康系統實施了不會產生資訊泄露的機制：在個人基因體資料的份額使用中加入了個人編號卡認證，除非持卡者本人賦權使用，否則就連醫療點也無法復原基因體解析資料。另外，在該系統中，即使部分地點因災害等終極因數丟失資料，也可以透過其它地點存儲的份額復原資料。
包括與祕密分割技術相結合的系統實證在内，今後東芝將加快研發各種量子加密通訊技術，推進量子加密通訊技術在醫療、金融、政府機關、通訊基礎設施等多種應用領域中的早期實用化。
此外，ToMMo和東北大學醫院將繼續操作爲實施基於基因體資訊的未來式醫療，活用安全放心的ICT技術，推動個人化醫療健康的實施。NICT將繼續操作以量子通訊領域的前緣、基礎性研發和產業貢獻爲方向，大力開展量子加密、光量子控制等技術的研發。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
