Kvanttilaskennan ympärillä tapahtuu nyt paljon. Neljän kuukauden sisään amerikkalaisista teknologiayhtiöstä Google, Amazon ja Microsoft ovat julkistaneet oman kvanttisirun.
Kvanttisirut ovat kvanttimekaniikkaa hyödyntäviä mikropiirejä, jotka mahdollistavat eksponentiaalisesti monimutkaistuvien ongelmien ratkaisun. Toimiessaan ne mullistaisivat ihmiskunnan laskentakyvyn.
Pelin aloitti Google, joka julkisti joulukuussa Willow-kvanttisirun. Viime kuussa Microsoft esitteli yhtiön mukaan seitsemäntoista vuoden ajan työn alla olleen Majorana 1 -nimisen kvanttipiirin. Pari viikkoa myöhemmin Amazon kertoi kehittäneensä Ocelot-sirun kvanttilaskentaan.
Julkistettujen kvanttisirujen taustalla olevat tekniset ja arkkitehtuuriset ratkaisut eroavat toisistaan, mutta yhteisenä ajatuksena on luoda mahdollisimman vakaita kubitteja kvanttilaskentaan.
Kvanttibitit eli kubitit ovat erittäin alttiita häiriöille. Jo pelkästään kosminen taustasäteily voi aiheuttaa virheitä laskennassa. Tätä ongelmaa ratkaistaan virheenkorjaukseksi kutsutulla tekniikalla.
Teknologiajättien julkistamat ratkaisut ovat eri kypsyysasteella, mutta jokaisen julkistuksen yhteydessä muistettiin luvata kvanttivallankumouksen olevan lähempänä kuin koskaan.
Tamperelaisessa kvanttialgoritmeja kehittävässä Quanscient-startupissa teknologiajättien julkistuksia on seuratta mielenkiinnolla. Kolmesta julkistuksesta lupaavimmaksi yhtiö nostaa Googlen Willow’n.
Viimeaikaisista kvanttiuutisista merkittävin Quanscientin kannalta löytyy kuitenkin lähempää: Espoosta.
VTT:n uusi kvanttitietokone on jo tehnyt historiaa
Kvanttilaskentaan on sijoitettu viime aikoina valtavia summia.
Foreign Affairs -lehden mukaan reilun kymmenen viime vuoden aikana kaksikymmentä valtiota on ilmoittanut investoivansa kvanttilaskennan kehittämiseen yli 40 miljardia dollaria. Pelkästään Kiina on viimeisen viiden vuoden aikana kertonut laittavansa yli 15 miljardia dollaria kvanttitietokoneeseen.
Myös Suomi on lähtenyt mukaan kvanttikisaan. Tällä vuosikymmenellä kvanttitutkimukseen on sijoitettu kymmeniä miljoonia euroja ja eri kokoisten kvanttitietokoneiden rakentamiseen on laitettu noin sata miljoonaa euroa.
Tämän työn viimeisin hedelmä esiteltiin Otaniemessä maaliskuun alussa, kun valtion teknologian tutkimuskeskus VTT julkisti 50 kubitin kvanttitietokoneensa.
Quanscient on jo päässyt kokeilemaan uuden koneen kykyjä. Yhtiön yksi perustajista ja tieteellinen johtaja Valtteri Lahtinen kuvailee kvanttikoneella tehtyjä toimituksia merkittäväksi virstanpylvääksi alalla.
– Meidän tietääksemme se oli ensimmäinen useamman aika-askeleen virtausdynamiikkamalli, joka pystyttiin ajamaan suprajohtavalla kvanttitietokoneella, Lahtinen kertoo.
Virtausdynamiikkamallinnuksessa simuloidaan sitä, miten esimerkiksi ilma virtaa lentokoneen ympärillä. Quanscient pystyi siis mallintamaan tätä dynamiikkaa useammassa kuin yhdessä hetkessä.
VTT:n koneella ajettu simulaatio oli kaksiulotteinen, eli vielä se ei mullista maailmaa. Saman simulaation ajaminen onnistuu tavallisella läppärillä.
Kun simulaatioon saadaan mukaan kolmas ulottuvuus, laskentateho loppuu nopeasti kesken tehokkaimiltakin supertietokoneilta.
– Me uskomme, että parin vuoden sisällä pystytään mallintamaan niin isoja tehtäviä, esimerkiksi virtausdynamiikassa, joita ei vaan pystytä ratkomaan klassisella tietokoneella, Lahtinen sanoo.
Yhteistyötä Airbusin kanssa
Espoossa ajettu simulaatio osoittaa, että kvanttitietokone kykenee ratkaisemaan teollisuudelle aidosti mielenkiintoisia ongelmia.
Tähän mahdollisuuteen on herätty teollisuudessa. Quanscient kertoi helmikuussa yhteistyöstä englantilaisen kvanttitietokoneyhtiö Oxford Ionicsin ja lentokoneyhtiö Airbusin kanssa.
Tarkoituksena on löytää kvanttilaskennalle käyttötarkoituksia lentokoneiden suunnittelussa.
Yhteistyössä Oxford Ionics tarjoaa laitteet, Quanscient niillä ajettavat algoritmit ja Airbus antaa palautetta siitä, miten hyvin teknologia soveltuu käytäntöön.
Lahtinen sanoo, että kvanttilaskenta voi tuoda isoja hyötyjä ilmailualalle.
– Se tarkoittaisi sitä, että me pystyisimme mallintamaan lentokoneen aerodynamiikka paljon tarkemmin kuin on tähän mennessä pystytty, jolloin pystytään tekemään energiatehokkaampia ja parempia lentokoneita, Lahtinen kuvailee.
Ilmailualan lisäksi Quanscient tavoittelee asiakkaita energia-alalta, puolijohdeteollisuudesta ja autovalmistajista.
Jostain täältä yhtiö uskoo löytävänsä selkeän käyttökohteen, joka osoittaa kvanttihyödyn todelliseksi.
