Artikkeli on yli 2 vuotta vanha
Uusi kvanttitietokone sijaitsee Espoon Otaniemessä. Kvanttitietokoneiden laskentanopeus on teoriassa monituhatkertainen nykyisiin supertietokoneisiin verrattuna.
Avaa kuvien katselu
Huomattava osa uudesta kvanttitietokoneesta on jäähdytyslaitteistoa, sillä prosessori jäähdytetään lähes absoluuttiseen nollapisteeseen. Kuva: Vesa Moilanen / Lehtikuva
10.10.2023 9:00•Päivitetty 10.10.2023 11:00
Teknologian tutkimuskeskus VTT ja suomalainen startup IQM ovat saaneet valmiiksi Suomen toisen kvanttitietokoneen.
Sen laskentateho on suurempi kuin kaksi vuotta sitten käyttöön otetun Suomen ensimmäisen kvanttitietokoneen.
Tällä hetkellä Suomessa on käytössä viiden kubitin kvanttitietokone Helmi, joka sijaitsee VTT:n ja Aalto-yliopiston tiloissa Espoossa.
Uuden 20 kubitin kvanttitietokoneen kehitys mahdollistaa kubittien määrän kasvattamisen jatkossa tätäkin isommaksi.
VTT:n mukaan projektissa on kehitetty valmistus- ja paketointimenetelmiä, joiden avulla entistä suurempi määrä kubitteja pystytään sijoittamaan yhdelle piisirulle ja johtamaan niiden sähköisiä signaaleja lähellä absoluuttista nollapistettä olevissa lämpötiloissa.
– Uudessa kvanttitietokoneessa kubitteja on piisirulla 20, mutta käytännössä olemme onnistuneet kehittämään valmistusmenetelmän sellaiseksi, että kubittien lukumäärän kasvattaminen tätäkin suuremmaksi onnistuu, sanoo VTT:n tutkimuspäällikkö Pekka Pursula tiedotteessa.
Suomen seuraavan kvanttitietokoneen on määrä valmistua ensi vuonna. Siinä kubittien määrä nousee 50:een.
Presidentti Niinistö painotti tutkimuksen merkitystä
Uuden tietokoneen julkistustilaisuudessa tiistaina puhunut presidentti Sauli Niinistö painotti tutkimuksen ja teknologian merkitystä epävarmassa maailmassa, ja että tässä kontekstissa kvanttiteknologialla on merkittävä rooli.
Niinistö uskoo, että Suomella voi olla tärkeä rooli kvanttitietokoneiden kehittämisessä.
– 20 kubitin kvanttitietokone on merkittävä virstanpylväs, mutta ei lopullinen määränpää, Niinistö totesi pitämässään puheessa.
VTT:n Pursulta sanoo Ylen haastatelussa, että käynnissä on nyt kvanttikilpajuoksu.
– Geopolitiikka ja mikrosirut ovat olleet vahvasti esillä viime aikoina ja kvanttiteknologia selvästi nivouttuu tähän kokonaisuuteen, Pursula sanoo.
Hänen mukaansa tänään esitelty 20 kubitin kvanttitietokone on osoitus siitä, että myös Suomessa pystytään kehittämään hyvälaatuisia kvanttitietokoneita.
Kvanttitietokone tarvitsee toimiakseen äärimmäistä kylmyyttä
Huomattava osa kvanttitietokoneesta on jäähdytyslaitteistoa, sillä prosessori jäähdytetään lähes absoluuttiseen nollapisteeseen eli -273 celsiusasteeseen.
Kvanttitietokoneiden laskentanopeus on teoriassa monituhatkertainen nykyisiin supertietokoneisiin verrattuna. Vertailun vuoksi: supertietokoneet taas ovat miljoonia kertoja tehokkaampia kuin perinteiset kotitietokoneet.
Näin kvanttitietokone toimii
Perinteisessä tietokoneessa pelataan biteillä eli ykkösillä ja nollilla. Tietokoneiden mikrosiruissa raksuttaa miljoonia transistoreja, joiden läpi virta kulkee tai jotka sähkövirta ohittaa. Tuloksena on joko ykkönen tai nolla.
Kvanttitietokoneessa käytössä on bittien sijaan kubitteja. Niissä ei ole ykkösiä ja nollia, vaan niiden yhdistelmiä.
Taustalla on atomia pienempien hiukkasten maailma eli kvanttifysiikka. Hiukkaset eivät ole yhdessä paikassa, vaan monissa paikoissa samaan aikaan.
Seurauksena on tietokoneen täysin erilainen laskentatapa. Jos yritetään esimerkiksi määritellä, mikä reitti on nopein, kun on kuljettava vaikkapa 20 kaupungin läpi, perinteinen tietokone laskee yksi kerrallaan kaikki mahdolliset vaihtoehdot joka kerta uudesta lähtöpisteestä kaikilla mahdollisilla järjestyksillä.
Kvanttitietokoneen kubitit sen sijaan pystyvät laskemaan reitin tai molekyyliyhdistelmät kertaheitolla lukemattomilla yhdistelmillä.
Se johtuu siitä, että ykkösten ja nollien sijaan lasketaan valtaisaa määrää niiden yhdistelmiä. Yhden lähtökaupungin sijaan laskennassa ovat siis samanaikaisesti kaikki mahdolliset lähtökaupungit ja kaikki mahdolliset vaihtoehdot reitin seuraaville kaupungeille.
Esimerkkimme kaupunkien määrällä lasku olisi simppeli, mutta jos kyseessä olisi kaupunkien sijaan esimerkiksi molekyylien miljoonat yhdistelmät lääkeaineessa, nykytietokoneella laskenta-aika olisi helposti viikkoja tai kuukausiakin.
Kubitit kasvuun
Uusi kvanttitietokone sijaitsee Otaniemessä, kansallisessa mikro- ja nanoteknologialaitoksessa Micronovassa, jossa sijaitsee myös Suomen ensimmäinen kvanttitietokone Helmi.
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.
Nykyiset kvanttitietokoneet ovat vasta eräänlaisia prototyyppejä kehityksessä kohti loppukäyttäjille hyödyllistä konetta. Sama pätee Suomessa valmistettuun kvanttitietokoneeseen.
Kvanttitietokone perustuu pieneen siruun, mutta vaatii oman laboratorionsa, kertoo kvanttiteknologian professori Mikko Möttönen. Video on julkaistu 15.3.2023.
Kvanttitietokoneen vahvuudet ovat molekyylitason mallintamisessa ja simuloinnissa. Sen avulla voidaan luoda vaikkapa uusia proteiineja. Lääketieteessä kvanttilaskennan odotetaan edistävän esimerkiksi täsmälääkkeiden kehitystä.
VTT:n tutkimuspäällikkö Pursulan mukaan tavoitteena on päivittää 20 kubitin kone 50 kubitin kvanttitietokoneeksi vuoden 2024 loppuun mennessä.
Aalto-yliopiston professori Mikko Möttönen on tutkinut kvantti-ilmiöitä parikymmentä vuotta.
Voit keskustella aiheesta 11.10. kello 23:een asti.