Teknologian tutkimuskeskus VTT juhlisti tänään 50-kubittisen kvanttitietokoneensa avaamista yrityksille ja yliopistoille. Euroopan edistynein kvanttitietokone on ollut tosiasiassa joidenkin yritysten käytössä jo joulukuusta lähtien. Uudesta koneesta on jo aitoa hyötyä, jota perinteinen supertietokone ei pysty tarjoamaan.
– Nyt meidän kvanttitietokoneemme pystyy tekemään laskutoimituksia, jotka ovat mahdollisia vain kvanttitietokoneille, sanoi VTT:n kvanttiteknologian tutkimuspäällikkö Pekka Pursula.
Tähän mennessä kvanttitietokonetta on ajettu yli kaksi miljoonaa prosessorisekuntia. Laskentatehoa on käyttänyt muun muassa Algorithmiq uudenlaisen syöpälääkkeen toiminnan kehittämiseen. Potilaalle on tarkoitus syöttää valoherkkää lääkettä, joka imeytyy syöpäsoluihin. Kun syöpäsolut altistetaan valolle, lääkeaine tuottaa reaktiivista happea, joka tappaa syöpäsolut.
– VTT:n kvanttitietokoneella ja kehittämällämme digitaalisella kvanttikäyttöliittymällä pääsimme riittävään luotettavuuteen molekyylien käyttäytymisen mallinnuksessa, tiivisti teknologiajohtaja Matteo Rossi julkistustilaisuudessa.
Sovelluskohteita on monia
Kvanttilaskenta soveltuu perinteistä laskentaa tehokkaammin molekyylitutkimukseen, joka taas auttaa vaikkapa materiaalitutkimusta ja lääketiedettä. Kvanttilaskenta helpottaa myös optimointiongelmien ratkaisua vaikkapa logistiikassa. Julkistustilaisuudessa kerrottiin sovelluksista lisäksi vihreän metaanin tuotannossa ja lentokoneen siipien suunnittelussa.
Kvanttitietokoneen kehitys on poikinut VTT:ltä kaksi spin off -yritystä. Arctic Instruments kaupallistaa VTT:n kehittämää kubittien signaalin lukuteknologiaa, ja Semiqon kehittää puolijohtavia kvanttiprosessoreita.
Muita Suomessa toimivia kvanttitietokoneisiin liittyviä yrityksiä ovat muun muassa kvanttitietokoneiden jäähdyttimiä kehittävä Bluefors ja sarjatuotettavia kvanttitietokoneita kehittävä IQM.
– Paljon puhutaan aivovuodosta, mutta kvanttitietokoneiden alalla on onnistuttu päinvastaisessa: parhaat osaajat tulevat Suomeen, hehkutti IQM:n toimitusjohtaja Jan Goetz julkistustilaisuudessa.
Koneen kasvu jatkuu
VTT jatkaa nykyisen kvanttitietokoneen kasvattamista 300 kubitin kokoon. Valtio on myöntänyt tähän rahoitusta 70 miljoonaa euroa. Parhaillaan VTT etsii hankkeeseen innovaatiokumppania julkisen hankintaprosessin kautta.
Kvanttitietokoneen rakentaminen VTT:llä käynnistyi vuonna 2020, kun valtio myönsi kehitykseen 20,7 miljoonan euron rahoituksen. Ennen sitä Suomessa oli jo vuosikymmenten mittaista osaamista kylmäteknologiassa, joka toimi perustana suprajohtavissa, äärimmäisen kylmäksi viilennetyissä kvanttitietokoneissa.
Teknologian kehitys luo monenlaisia työpaikkoja myös tutkimusyhteisön ulkopuolelle.
– Me puhumme kubiteista, jotka ovat atomien kokoluokkaa, mutta kvanttitietokone on kokonaisen huoneen kokoinen. Eli kvanttitietokoneessa on kysymys paljon muustakin kuin pelkistä kubiteista, Pursula sanoi.
Vertailu on vaikeaa
Maailmalla on kilpailijoita, joilla on useampia kubitteja kuin VTT:n kvanttitietokoneessa. Kvanttitietokoneissa on kuitenkin useita tekijöitä, jotka vaikuttavat niiden käyttökelpoisuuteen. Kubittien tulee tehdä laskentaoperaatioita mahdollisimman virheettömästi, ja laskutoimituksia tulee voida tehdä mahdollisimman monta ennen kuin kubittien välinen koherenssi katoaa.
– Näistä mittareista voidaan laskea esimerkiksi quantum volume -niminen luku, jolla koneita voi verrata toisiinsa, mutta se hukuttaa yksityiskohdat, Pursula vertasi.
Kvanttitietokoneita voidaan kehittää muillakin alustoilla kuin suprajohteilla, mutta Suomessa käytetty suprajohdeteknologia on kehittynyt pisimmälle. Toinen lupaava teknologia on puolijohdealusta, joka ei ole yhtä pitkällä. Jos teknologia ottaa harppauksia eteenpäin, sen skaalautuvuus on kuitenkin selvästi yksinkertaisempaa kuin suprajohteilla.
Kvanttitietokoneet hyödyntävät laskennassa kvanttifysikaalisia ilmiöitä. Kvanttibitit eli kubitit voivat olla perinteisen 0:n ja 1:n lisäksi myös jossakin niiden välillä, mikä tekee niillä laskemisesta erilaista kuin perinteisillä tietokoneilla. Kvanttitietokoneita kuitenkin käytetään perinteisillä tietokoneilla, ja esimerkiksi VTT:n kvanttitietokone on kytketty Lumi-supertietokoneeseen.
Teksti ja kuvat: Janne Luotola
