Hallituksen budjettiriihessä päätettiin syyskuussa muun muassa panostuksista tutkimus -ja kehityshankkeisiin. Teknologian tutkimuskeskus VTT:lle ehdotetaan yhteensä 79 miljoonan euron määrärahalisäyksiä mikroelektroniikan ja kvanttiteknologian yhteiskäyttöisten laitteiden hankintaan ja käyttöönottoon.
Lisäksi hallitus ehdottaa yhteensä 70 miljoonan euron lisäyksiä 300 kubitin kvanttitietokoneen kehittämiseen. Kubitit ovat kvanttitietokoneiden tiedonvarastointiyksiköitä. Lokakuussa ja ensi vuoden aikana on tarkoitus valmistua 20:n ja 50 kubitin tietokoneet.
Mitä nämä satsaukset voivat merkitä tavalliselle kansalaiselle?
Tällä hetkellä Suomessa on käytössä viiden kubitin kvanttitietokone Helmi, joka sijaitsee VTT:n ja Aalto-yliopiston tutkimusinfrastruktuuri Micronovassa Espoossa.
Käytännössä Helmillä harjoitellaan kvanttilaskennan tekemistä, VTT:n kvanttialgoritmeja ja ohjelmistoja kehittävän tutkimustiimin vetäjä Ville Kotovirta kertoo.
– Koko maailma harjoittelee tällä hetkellä vastaavalla tavalla. Mikään kvanttitietokone ei sovellu vielä isojen ongelmien ratkaisemiseen, Kotovirta sanoo.
Helmi on kytketty Lumi-supertietokoneeseen Kajaanissa. Kytkentä antaa mahdollisuuden harjoitella laskennan jakamista koneiden välillä.
– Suurin osa laskennasta tehdään vielä supertietokoneella. Jossain pisteessä suurin osa ajetaan kvanttitietokoneilla, kun ne kehittyvät, Kotovirta kertoo.
Hän tarkentaa, että kubittien määrä sinänsä ei kerro kvanttitietokoneen tehokkuudesta. Myös muut ominaisuudet merkitsevät.
– On eri teknologioihin perustuvia kvanttitietokoneita, joilla on vähemmän kubitteja, mutta jotka ovat kytkeytyneet toisiinsa paremmin, ja niiden suorituskyky on siten parempi.
Kvanttilaskenta muokkaa ja luo kokonaan uutta
Kvanttiteknologian kehitys on Suomessa hyvässä vaiheessa, kertovat Kotovirta ja VTT:n mikroelektroniikan ja kvanttiteknologian tutkimuksen johtaja Tauno Vähä-Heikkilä. Teoreettisesta tutkimuksesta on päästy tutkimustuloksia hyödyntäviin kaupallisiin sovelluksiin.
– Tämä ei ole enää pelkkää akateemista tutkimusta, vaan soveltavaa kehitystoimintaa ja myöskin uusien tuotteiden tekemistä, Vähä-Heikkilä sanoo.
Kvanttiteknologian kehityksessä tuotettuja komponentteja on hyödynnetty esimerkiksi aivokuvannuslaitteissa ja Euroopan avaruusjärjestön (ESA) Athena-röntgensatelliitissa. Kvanttilaskennan sovellukset eivät ole yhtä suoraviivaisia, Kotovirta tarkentaa.
Kvanttitietokoneen vahvuudet ovat molekyylitason mallintamisessa ja simuloinnissa. Sen avulla voidaan luoda vaikkapa uusia proteiineja.
Lääketieteessä kvanttilaskennan odotetaankin edistävän esimerkiksi täsmälääkkeiden kehitystä. Sillä voidaan luoda uusia soluja ja mahdollisesti kokonaisia elimiä.
Oma lukunsa ovat kokonaan uudet materiaalit, joita kvanttilaskennalla voi luoda. Ne voivat Kotovirran mukaan tulevaisuudessa korvata perinteisiä muoveja tai harvinaisia metalleja käyttöesineissä.
– Kun puhutaan kodintarvikkeista, tulevatko ne tulevaisuudessa robottilogistiikan mukana Kiinasta Suomeen vai tulostetaanko niitä 3D-printtereillä kotona kuten jotkin visiot sanovat? Silloin varmasti tarvitaan uusia materiaaleja, jotka ovat kestäviä ja sopivat printtereihin, Kotovirta jatkaa.
Perinteisen postitukseen perustuvan verkkokaupan tilalle voisi siis tulla ympäristöystävällisiä tuotteita kotona valmistavia 3D-tulostimia.
Kotitulostimissa raaka-aineena on yleensä muovi, mutta tulostimia on myös metalliseoksille ja keraameille. 3D-tulostaminen näkyy myös ruokakaupoissa, joissa myydään jo kasviproteiinista muovattuja ”pihvejä”.
Kvanttilaskenta on vain yksi työkalu eri toimialojen ja yhteiskunnan kehittämisessä, Kotovirta muistuttaa.
– Emme hanki koteihin kvanttitietokoneita, eivätkä ihmiset joudu opettelemaan tai ohjelmoimaan niitä. Monet palvelut ja sovellukset tulevat kuitenkin käyttämään kvanttilaskentaa.
Paitsi palveluissa ja ruoassa, kvanttilaskenta voi näkyä myös viihteessä, Kotovirta lisää. Tekoälyn tukena laskenta voi luoda musiikkia tai elokuvien käsikirjoituksia, korvata näyttelijöitä tai personoida suoratoistopalveluiden sisältötarjontaa entistä osuvammin.
Yksi ala etunenässä kvanttiteknologian kehityksessä
Eri arvioiden mukaan kvanttitietokoneiden kehitys voi kestää vielä 10–15 vuotta, ennen kuin niistä saadaan varmempia käyttää. Mitä VTT:n asiantuntijat sanovat tähän?
– On osoitettu jo, että kvanttitietokone on tehnyt laskutoimituksia, joita klassinen tietokone ei voi enää simuloida. Vaatii vielä kehittämistä, että kvanttitietokoneelle osataan ohjelmoida oikea ongelma ratkaistavaksi, joka ei enää klassisella onnistu. 5–10 vuotta tai siitä pidemmälle on realistinen arvio, Kotovirta sanoo.
Teollisuuden alojen tulisi Kotovirran mukaan alkaa jo nyt selvittää, mihin kvanttilaskenta soveltuu. Yksi teollisuuden ala on kehityksessä edellä, nimittäin tietoturva. Alan yritykset kehittävät jo kvanttiturvallisia salausmenetelmiä.
Yhdysvaltain senaatti hyväksyi viime joulukuussa lain, jonka mukaan julkisten toimijoiden tulee siirtyä kvanttiturvallisiin salausmenetelmiin. Asian suhteen on syytä olla etuajassa, Tauno Vähä-Heikkilä painottaa.
– Jos joku tallentaa tietoa nyt ilman, että sitä on turvallisesti salattu, tiedon voi purkaa takautuvasti, kun kvanttitietokone on jollain valtiolla tai muulla taholla käytössä, hän sanoo.
Lue lisää: