Kvanttitietokoneiden kehityksessä on otettu Suomessa merkittäviä edistysaskelia ja globaali kilpailu kvanttihyödystä on käynnissä. Suomella on erinomainen mahdollisuus olla yksi maailman kärkimaita uuden kvanttiteknologian kehittäjien ja hyödyntäjien teollisessa murroksessa. Ratkaisevassa roolissa ovat entistä suuremmat kvanttitietokoneet.
Kvanttiteknologiasta -ja tietokoneista puhutaan koko ajan enemmän ja syystä. Olemme oppineet käsittelemään yksittäisten hiukkasten kvanttitiloja tarkasti, mikä tekee mahdolliseksi uusien kvanttilaitteiden, kuten kvanttitietokoneiden kehittämisen. Sanotaan, että käynnissä on toinen kvanttivallankumous. Suomi on kvanttiteknologian edelläkävijä ja pitkäjänteisen huippututkimuksen ansiosta on syntynyt kvanttimurros, jossa teoreettinen tutkimus muuttuu yritysten kaupallisiksi sovelluksiksi.
Tulevaisuudessa tehokkaita kvanttitietokoneita käytetään niin uusien materiaalien kuin lääkkeidenkin aiempaa nopeampaan kehittämiseen. Kvanttitietokoneiden ja perinteisten tietokoneiden yhdistelmäkäyttö puolestaan soveltuu erilaisten optimointiongelmien ratkaisuun. Tulevaisuuden kvanttihyödyt ovatkin moninaiset.
Alunperin kvanttihyödyllä on viitattu kvanttitietokoneiden supertietokoneita nopeampaan ratkaisukykyyn laskennallisissa ongelmissa. Ensimmäinen varsinainen kvanttihyöty ei välttämättä olekaan ongelman nopeampi ratkaisu kvanttitietokoneella, vaan esimerkiksi energiansäästö: ongelma ratkaistaan kvanttitietokoneella likimain yhtä nopeasti kuin supertietokoneella, mutta murto-osalla energiankulutuksesta.
Suomi on Euroopan kvanttikehto
Suomessa on kansainvälisestikin uniikki kvanttiteknologian ekosysteemi. Aalto-yliopisto, tutkimuslaitokset VTT ja CSC sekä alan yritykset tutkivat, innovoivat ja vievät alan kehitystä eteenpäin yhdessä ja erikseen. Tästä hedelmällisestä yhteistyöstä on syntynyt kansainvälisen eturintaman yrityksiä, kuten IQM ja Bluefors.
Jo nyt Suomessa on 5:n kubitin kvanttitietokone. Myöhemmin tänä vuonna VTT:llä valmistuu 20:n kubitin ja ensi vuonna 50:n kubitin kvanttitietokone. Tämä on kuitenkin vasta alkua. Vaikka 50:n kubitin kvanttitietokoneella voitaneen näyttää kvanttihyöty jossakin erityisessä ongelmassa, ei se vielä riitä, vaan teollisessa mielessä relevanttien laskennallisten ongelmien ratkaisu vaatii tietokoneiden laskentatehon kasvattamista ainakin 100-300:aan kubittiin asti.
Kubittien määrän kasvaessa 50:stä 100:aan kvanttitietokoneen laskentateho ei kaksinkertaistu, vaan kasvaa eksponentiaalisesti. Tämä mahdollistaa yrityksille kvanttilaskennan valjastamisen teollisiin sovelluksiin ja kvanttihyödyn saavuttamisen.
Entistä tehokkaampien kvanttitietokoneiden rakentaminen edellyttää vielä teknologisten haasteiden ratkaisemista, mutta nämä ovat perustutkimuksen sijaan käytännön insinööriongelmia. Suomessa on alan vahvaa osaamista.
Kansallinen kehitysprojekti vahvistaa Suomen asemaa edelläkävijänä
VTT osallistuu eurooppalaisiin projekteihin, kuten OpenSuperQ+:aan, jossa tavoitteena on kehittää satojen kubittien kvanttitietokone tällä vuosikymmenellä, sekä Qu-Pilot-projektiin, jossa kehitetään kvanttiteknologian komponenttien valmistusta. Lumi-Q-projektissa kehitetään supertietokoneiden ja kvanttitietokoneiden – Suomessa CSC:n LUMIn ja VTT:n Helmin – yhteiskäyttöä.
Kansallinen kvanttitietokoneiden kehitysprojekti on kuitenkin tärkeä Suomen profiilin nostajana ja kotimaisen ekosysteemin kasvun kannalta. Se edistää uusien yritysten syntyä sekä ulkomaisten investointien ja alan huippuosaajien houkuttelemista Suomeen. Jo nyt Suomen ekosysteemi on Euroopan kiinnostavimpia uusille yrityksille kvanttiteknologian alalla, mutta tähän tulee panostaa lisää: nyt ratkaistaan, missä tulevaisuuden kvanttitietokoneiden toimittajat, uudet intelit ja IBM:t syntyvät.
Yritysten toimintaedellytyksiä kehittämällä Suomella on mahdollisuus olla yksi maailman kärkimaita uuden teollisuudenalan synnyssä. Suomessa on kehitettävä entistä suurempia kvanttitietokoneita, jotta päästään kohti kvanttihyötyä. Tämä on välttämätöntä, jotta suomalaisyritykset ovat tulevaisuudessa kilpailukykyisiä.
Toisaalta tarvitaan pilotointiympäristöjä, joissa uusia kvanttiteknologian komponentteja voidaan kehittää ja skaalata teolliseen mittakaavaan. Tällainen ympäristö on esimerkiksi VTT:n esittämä mikroelektroniikan ja kvanttiteknologian pilot-valmistuslinja Kvanttinova.
Loppuun vielä varoituksen sana. Kvanttitietokone ei korvaa klassista tietokonetta, vaan on tehokas ainoastaan tietyissä ongelmissa. Nyt on oikea aika eri yrityksissä selvittää, miten ja missä ongelmissa kvanttilaskenta voisi olla hyödyksi omassa liiketoiminnassa.
Tällä hetkellä kvanttilaskennan teho kehittyy nopeammin kuin Mooren lain mukainen klassisen laskennan teho. Tämän kehityksen jatkuessa on selvää, että kvanttilaskenta tulee ohittamaan tehossa supertietokoneet – mutta milloin ja missä sovelluksissa, se on vielä epäselvää. Tämän vuoksi on tärkeää, että loppukäyttäjät ja IT-yritykset alkavat hyvissä ajoin tutkia, kehittää ja hyödyntää kvanttilaskentaa ja valmistautua kohti kvanttiaikakautta.
