Kvanttien voimin kohti uljasta uutta maailmaa

VTT siirtyy pian kvanttiaikaan. Opetus- ja tutkimuskäyttöön tuleva kvanttitietokone on tärkeä osa suomalaisen kvanttiteknologian matkaa maailmanmaineeseen.

Juha Granath

”Vain taivas on rajana”, vastaa VTT:n tutkimuspäällikkö Pekka Pursula kysymykseen kvanttitietokoneen tulevaisuuden tehtävistä.

Olisiko kone pystynyt ennakoimaan koronaviruksen ja estämään sen leviämisen pandemiaksi?

”Ei se pandemiaa olisi kokonaan estänyt, mutta sen yksi tärkeä sovelluskohde on monimutkaisten molekyylien mallintaminen. Kvanttitietokone on nähty lääkekehityksessä hyvin potentiaaliseksi työkaluksi”, Pursula kertoo.

”Kvanttitietokone suoriutuu sekunneissa laskelmista, joihin kehittyneimmillä supertietokoneilla menee päiviä.”

VTT:n toimitusjohtaja Antti Vasara listasi viime vuonna viisi toivon alaa, jotka säästävät luontoa, edistävät kestävää kasvua, luovat työpaikkoja ja vahvistavat Suomen kilpailukykyä. Yksi viidestä on kvanttitietokone.

”Jos pystymme kvanttitietokoneen avulla mallintamaan, miten luonto toimii, pystymme valjastamaan uusia asioita ihmiskunnan hyväksi. Se mullistaisi terveydenhuollon ja olisi merkittävässä osassa ilmastomuutoksen torjunnassa”, Vasara toteaa.

Amerikkalainen IBM esitteli ensimmäisen sarjavalmisteisen tietokoneen 1950-luvulla. Kone oli työhuoneen kokoinen. Toimitusjohtaja arvioi tuolloin, että maailmassa voisi olla markkinat jopa viidelle tietokoneelle. Nykyään kone kuuluu jo koululaisen arkivarustukseen.

”Kvanttitietokoneen tuomaa muutosta voi verrata tuohon kehitykseen. Saamme aivan uuden työkalun, jonka vaikutusta tulevina vuosikymmeninä on vaikea arvioida”, Pursula sanoo.

Kauppamatkustajan ongelma selviää

VTT ja startup-yritys IQM Finland aloittivat vuoden 2020 lopulla yhteistyön, jonka tähtäimessä on Suomen ensimmäinen kvanttitietokone.

Konetta rakennetaan VTT:n tiloissa Micronovassa Espoon Otaniemessä. VTT:n ja IQM:n tutkijat hyödyntävät rakennuksen puhdastilaa kvanttikomponenttien valmistukseen.

”Emme halunneet ostaa avaimet käteen -periaatteella ”mustaa laatikkoa”, vaan tahdoimme itse mukaan kehitys- ja rakennustyöhön”, Pursula kertoo.

”Näin ymmärrämme laitteen toimintaa kubiteista, elektroniikasta ja jäähdytyksestä korkeimpaan softaan asti.”

VTT:n joukkue koostuu kolmestakymmenestä kvanttiteknologian asiantuntijasta. Alan huippututkijat ovat maailmalla kysyttyä tavaraa, mutta VTT on onnistunut palkkaamaan heitä Suomen lisäksi niin Euroopan kuin Yhdysvaltojen ja Aasian yliopistoista.

Siinä missä tavallinen tietokone käyttää bittejä, kvanttitietokone laskee kubiteilla.

Kalifornian yliopiston tutkijaryhmä esitteli ensimmäisen kvanttimekaniikkaan perustuvan kahden kubitin koneen vuonna 1998. Kaksi vuotta myöhemmin toiminnassa oli viiden kubitin järjestelmä.

VTT:n ensimmäinen tavoite on saada vielä tämän vuoden aikana valmiiksi viiden kubitin kone. Vuonna 2024 kubiteja pitäisi olla jo 50.

”Viiden ja viidenkymmenen ero on valtava. Jokaisen kubitin lisääminen kvanttitietokoneeseen kaksinkertaistaa sen laskentatehon.”

Tutkijat haluavat myös oppia rakentamaan vielä isompia koneita ja selvittää niiden sovellusmahdollisuuksia.

Mihin superlaskijaa sitten voidaan käyttää?

Pursula vastaa kertomalla vanhan esimerkin kauppamatkustajasta, jolla on käytävänään lukuisia kohteita useissa kaupungeissa. Tavalliselle tietokoneelle lyhimmän reitin laskeminen olisi mahdotonta, kvanttikone selvittäisi sen hetkessä.

Lue numerossa 2/2021 julkaistu juttu suomalaisen kvanttitietokoneen kehittäjistä täältä. Juttu on osa Kemia-lehden Vasaran lista -sarjaa.

(Kuva VTT) ”Me haluamme olla valmiita soveltamaan kvanttitietokonetta, kun niiden laskentateho kasvaa supertietokoneita suuremmaksi”, Pekka Pursula kiteyttää VTT:n päämäärän.

Kerro meille mielipiteesi!

 

Anna palautetta

Lisää uutisia