Kvanttitietokone mullistaa tulevaisuuden tietojenkäsittelyn

[[{"fid":"5239","view_mode":"default","fields":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false},"type":"media","field_deltas":{"2":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false}},"link_text":null,"attributes":{"class":"file-default media-element","data-delta":"2"}}]]

Mikko Möttönen

“Kvanttiteknologian vallankumous on alkanut”, kirjoitti fyysikko Mikko Möttönen Helsingin Sanomissa vuonna 2015. Möttönen julisti, että kvanttifysiikka on yksi harvoista aloista, joilla suomalaiset voivat painia tasaväkisesti maailman huippujen kanssa. Tutkimusryhmät ovat niittäneet menestystä huippujulkaisuilla ja onnistuneet nappaamaan useita Euroopan tutkimusneuvosto ERC:n arvostettuja apurahoja.

Möttösen julistus piti siis paikkansa, ja nyt suomalaistutkijat ovat siirtymässä seuraavaan vaiheeseen. Aalto-yliopiston, VTT:n ja Turun yliopiston tutkijoista muodostuva työryhmä käynnistää kvanttitietokoneen kehittämisprojektin. He saivat 950 000 euron rahoituksen Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön ja Jane ja Aatos Erkon säätiön Tulevaisuuden tekijät -rahoitusohjelmassa.

Vastauksia maailman suuriin ongelmiin

Kvanttifysiikkaa käytetään jo nyt monissa teknologisissa sovelluksissa, kuten lasereissa ja aurinkokennoissa, mutta suurimuistista kvanttitietokonetta ei ole kukaan vielä onnistunut kehittämään.

Kvanttitietokone on eräänlainen supertietokone, joka voi selvittää joitakin monimutkaisia ongelmia äärimmäisen nopeasti. Kone voisi esimerkiksi mallintaa aivan uudella tavalla kemiallisia yhdisteitä ja reaktioita, kuten lannoitteita ja mahdollisesti myös lääkeaineita. Kvanttitietokoneen odotetaan vievän myös esimerkiksi tekoälyä reippaasti eteenpäin, sillä se voisi auttaa monimutkaisten laskutoimitusten ratkaisemisessa.

“Kvanttitietokone tekee mahdottomasta mahdollista. Se voisi löytää nopeasti ratkaisuja ongelmiin, jotka veisivät tavalliselta tietokoneelta yli miljardi vuotta”, Mikko Möttönen sanoo.

Kvanttitietokoneessa uskotaankin olevan potentiaalia kokonaisten alojen mullistamiseen.

“Kvanttitietokoneella voidaan ratkaista laajoja kysymyksiä lääketieteestä ilmastonmuutokseen. Tavoite luoda ensimmäinen suomalainen kvanttitietokone on hyvin kunnianhimoinen ja onnistuessaan kansainvälinen läpimurto”, sanoo Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön toimitusjohtaja Laura Juvonen.

Säätiörahoitus mahdollistaa rohkean tutkimuksen

Möttösellä on takanaan vuosien työ kvanttisysteemien ja -laskennan parissa. Möttönen on esimerkiksi tutkinut suprajohtavia sähköpiirejä, joiden työstämisen hän aloitti jo 12 vuotta sitten akatemiaprofessori Jukka Pekolan ryhmässä.

Suprajohtavien piirien toiminnan tunteminen on olennaista kvanttitietokoneen kehittämisessä. Suprajohtavuus on ilmiö, jossa sähköinen vastus häviää tietyn lämpötilan alapuolella täysin. Suprajohtaviin piireihin liittyvä tutkimus innosti Möttöstä alun perin tarttumaan kvanttitietokoneen rakentamiseen.

“Kun osoittautui, että suprajohtavat piirit ovat todella hyviä kvanttitietokoneen rakennuspalikoita, halusin lähteä kehittämään tätä konetta. Suprajohtavien piirien avulla koneen skaalautuva arkkitehtuuri on mahdollista toteuttaa”, Möttönen kertoo.

Suprajohtavia piirejä on Suomessa tutkittu 1960-luvulta alkaen. Osaamista on paljon, mutta resurssit eivät ole riittäneet kvanttitietokoneen rakentamiseen. Siksi säätiöiden takaama rahoitus on äärimmäisen tärkeä.

“Tulevaisuuden tekijät on harvinaisen hyvä tapa rahoittaa tutkimusta. Näin pystytään löytämään ja rahoittamaan huippututkimusta ilman älytöntä byrokratiaa”, Möttönen sanoo.

Suomesta kvanttiteknologian edelläkävijä

Mikko Möttönen ei ryhdy rakentamaan kvanttitietokonetta yksin. Aalto-yliopistossa aloittaa vuoden vaihteessa Suomen Akatemian rahoittama kvanttiteknologian huippuyksikkö, jonka ryhmänjohtajat muodostavat myös kvanttitietokoneen kehityksen aloittavan työryhmän.

“Huippuyksikkö tukee Möttösen vetämää projektia ja päinvastoin. Haluamme ehdottomasti profiloitua kvanttiteknologian huippuosaajina”, sanoo kvanttiteknologian huippuyksikön johtaja, akatemiaprofessori Jukka Pekola.

Säätiöiden antamalla rahoituksella työryhmä pyrkii kvanttiteknologian huipulle. Tätä työtä tukee EU:n vuonna 2018 alkava miljardin euron lippulaivahanke, jossa kiihdytetään kvanttiteknologian kehitystä yhdessä jäsenvaltioiden ja yritysten kanssa.

“Nyt pystymme olemaan eurooppalaisessa kehityksessä aiempaa paremmin mukana. Voimme tuoda esiin vahvuuksiamme ja kaupata osaamistamme maailmalla”, Möttönen sanoo.

Möttösellä on vahva tunne, että skaalautuva kvanttitietokone voitaisiin rakentaa juuri Suomessa. Säätiöiden antamalla rahoituksella työ saadaan alkuun, mutta työtä riittää vielä.

“Kvanttitietokoneesta on olemassa erilaisia prototyyppejä, mutta työ on maailmalla edelleen kehitysasteella. Jos saamme kehitystyöhön huomattavasti lisäpanostusta, en näe mitään esteitä sille, että onnistuisimme rakentamaan oikean kvanttitietokoneen”, Möttönen sanoo.