BlueMeme Inc. und Masao Nagasaki, Professor am Centre for the Promotion of Interdisciplinary Education and Research, Kyoto University, forschen seit April 2022 gemeinsam an der gesellschaftlichen Umsetzung der "Genom-Informatik-Analyse mit Quantencomputern". Quantencomputer unterscheiden sich in ihrem Funktionsprinzip grundlegend von klassischen Computern. Es wird erwartet, dass die Implementierung von Algorithmen mit Hilfe von Quantencomputern verschiedene Probleme in der Gesellschaft lösen kann, indem sie die Berechnungsgrenzen klassischer Computer überwindet. Beispiele hierfür sind die Identifizierung der effizientesten Lieferwege in der Logistikbranche und die schnelle Entdeckung potenzieller neuer Medikamente in der Pharmaindustrie. Die Genominformatik hingegen ist ein Bereich, der informationswissenschaftliche Techniken anwendet, um Probleme in der Genomforschung zu lösen. Im Fall der menschlichen Genomik beispielsweise werden die Informationen aus etwa 3 Milliarden Basenpaaren der DNA auf Computern (derzeit klassischen Computern) mit Hilfe verschiedener Algorithmen verarbeitet und analysiert, um Erkenntnisse zu gewinnen, die zu medizinischen Fortschritten führen können, wie z.B. die Identifizierung genetischer Faktoren bei Krankheiten. BlueMeme hat sich in Zusammenarbeit mit Professor Masao Nagasaki zum Ziel gesetzt, neue Erkenntnisse zu gewinnen, indem es das Quantencomputing auf den Bereich der Genomik anwendet und den Umfang und die Geschwindigkeit der Berechnungen erweitert. Hintergrund und Zweck der gemeinsamen Forschung BlueMeme hat sich zum Ziel gesetzt, die Entwicklung von Unternehmenssystemen durch den Einsatz neuester Technologien zu transformieren, und konzentriert sich dabei auf 'Quantencomputer' als die nächste Generation von Rechenleistung für industrielle Systeme im Zeitalter der digitalen Arbeit. Corporate DX ist die Transformation von Unternehmen durch den Einsatz von Daten- und Computertechnologien. Daher werden die Qualität und die Art der Dienstleistungen, die durch DX erreicht werden, in hohem Maße von den Fähigkeiten des klassischen Computers abhängen. Es wird erwartet, dass das Aufkommen von Quantencomputern der DX in Unternehmen einen starken Schub geben wird. Allerdings ist die derzeitige gesellschaftliche Umsetzung der Quantenberechnung auf einige wenige Bereiche wie Logistik, Finanzen und Chemie beschränkt, und es gibt viele potenzielle Bereiche, in denen die Quantenberechnung noch nicht umgesetzt wurde. Da man davon ausgeht, dass Quantencomputer mit 'Fehlerkorrektur' die Leistung industrieller Systeme in Zukunft erheblich verbessern werden, hält BlueMeme es für wichtig, den möglichen Einsatz von Quantencomputern in Bereichen zu erforschen, in denen die Implementierungsforschung noch nicht fortgeschritten ist.
BlueMeme zielt auf die Genomanalyse im Bereich der Biowissenschaften ab, die darauf abzielt, Probleme im Zusammenhang mit Krankheiten, Lebensmitteln und der Umwelt zu lösen. Das menschliche Genom besteht aus einer Sequenz von ca. 3 Milliarden Basenpaaren und ist aufgrund seiner datenähnlichen Beschaffenheit für die computergestützte Analyse geeignet. Seit der Revolution bei den Sequenziergeräten in den 2000er Jahren sind die genomischen Daten mit einer Geschwindigkeit gewachsen, die das Mooresche Gesetz übertrifft. Man geht daher davon aus, dass zusätzlich zu den klassischen Großrechnern neue Technologien wie Quantencomputer benötigt werden, um diese Herausforderungen zu lösen. Es wurden jedoch nur wenige Testimplementierungen mit Quantencomputern durchgeführt, was zum Teil daran liegt, dass sich die Quantencomputerplattformen noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden. Es wird erwartet, dass sich die Analyseleistung von Quantencomputern in naher Zukunft erheblich verbessern wird. Dies wird die Gewinnung innovativer wissenschaftlicher Erkenntnisse in der Forschung und die Bereitstellung personalisierter medizinischer Versorgung in der klinischen Praxis ermöglichen. Mit Blick auf eine solche zukünftige Gesellschaft wird BlueMeme aktiv bestehende Rechenaufgaben in Algorithmen zur Genomanalyse ersetzen, bei denen der Einsatz von Quantencomputern erwartet wird, und deren Leistung überprüfen. BlueMeme und Professor Masao Nagasaki arbeiten zusammen, um zu erforschen, wie Quantencomputer in der Genomanalyse eingesetzt werden können. Dabei werden spezifische Probleme der Genomanalyse in zwei Rechenaufgaben (Quanten-KI und kombinatorische Optimierungsberechnungen) angegangen, bei denen Quantencomputer besonders effektiv sein sollen. KI-Technologien, einschließlich des maschinellen Lernens und des Deep Learning, ermöglichen es Computern, automatisch Muster aus großen Datenmengen zu extrahieren, z. B. aus Bildern und Zeichensequenzen. Quanten-KI bezieht sich auf die auf Quantencomputern entwickelten KI-Modelle, die zuvor auf klassischen Computern entwickelt wurden, und gewinnt als Spitzenforschungsgebiet an Aufmerksamkeit. Von der Quanten-KI wird erwartet, dass sie die Vorhersageleistung von Modellen bei Klassifizierungsaufgaben verbessert. Kombinatorische Optimierung ist eine Berechnung, bei der "aus einer großen Anzahl von Kombinationen eine optimale Lösung gefunden wird, die die Bedingungen erfüllt". Beim "Problem des Handlungsreisenden" geht es beispielsweise darum, die kürzeste Route für einen Lastwagen zu finden, der nach dem Besuch von Lieferorten zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt. Während es für klassische Computer schwierig ist, eine große Anzahl von kombinatorischen Problemen zu lösen, wird erwartet, dass die "Quantenüberlagerung" von Quantencomputern eine effiziente Lösung solcher Berechnungen ermöglicht.