Vielä vuosikymmen sitten moni ei ollut kuullut kvanttiteknologiasta tai vaikka olisi kuullut, ei pitänyt sitä tärkeänä. Nyt tilanne on kääntynyt päälailleen. Kvanttiteknologian uutiset pursuavat eri kanavissa ja sen mahdollisuuksista ovat kiinnostuneet sekä yritykset että ministeriöt.
Mikä on muuttunut?
Suurin kvanttiteknologian tärkeyden kiihdyttäjä on ollut kvanttilaskenta, eli laskutoimitusten tekeminen käyttämällä hyväksi yksittäisiä kvanttimekaanisia tiloja ja niiden tuomia uusia tapoja ratkaista ongelmia. Vasta kolmekymmentä vuotta sitten keksittiin ensimmäinen tapa, jolla nämä kvanttibitit eli kubitit voivat tuottaa eksponentiaalista nopeutusta edes jossakin laskennallisessa tehtävässä. Nyt on jo rakennettu kvanttitietokoneita, jotka parantuvat hurjaa vauhtia. Niiden muistin määrä kasvaa sadoista tuhansiin kubitteihin ja yksittäisten operaatioiden tarkkuus on parantunut 99 prosentista 99,9 prosenttiin.
Eniten huomiota kvanttitietokoneiden kehityksessä on ehkä saanut kvanttivirheenkorjauksen demonstroinnit, koska näyttää siltä, että virheenkorjauksen avulla voitaisiin noin 15 vuoden päästä suorittaa erittäin pitkiä kvanttilaskuja. Niin pitkiä, että kvanttitietokoneet voisivat murtaa joitakin nyt erittäin laajassa käytössä olevia salausjärjestelmiä. Mutta jo ennen tätä hetkeä kvanttitietokoneista povataan hyötyä monissa muissa teollisesti tärkeämmissä ongelmissa.
Kuva: IQM
Suomi on erityisasemassa kvanttiteknologiassa
Kiitos Kylmälaboratorion ja Suomen Akatemian huippuyksiköiden Suomeen rakentui vuosikymmenten saatossa tieteellisesti poikkeuksellisen vahva osaamiskeskittymä matalien lämpötilojen fysiikan ja suprajohtavien piirien tutkimukseen. Tämä yhdistettynä Aalto-yliopiston luomaan yrittäjäystävälliseen suhtautumiseen ja Suomen oivaan alkuvaiheen riskirahoittajien kirjoon antoi ideaaliset lähtökohdat perustaa kvanttitietokoneita rakentava yritys IQM. Tällä hetkellä IQM on yksi maailman johtavista kvanttitietokoneiden valmistajista ja toimittajista. Se työllistää suoraan noin 300 henkeä.
Toisaalta Suomeen on myös syntynyt useita yrityksiä, jotka kehittävät ohjelmistoja ja niiden teollisia sovelluksia kvanttitietokoneille. Tunnetuimpia ovat Algorithmiq, Quanscient ja QMill. Etenkin QMill on keskittynyt aikaisen vaiheen algoritmien kehittämiseen, jotta kvanttitietokoneista saataisiin hyötyä mahdollisimman nopeasti.
Tämän asetelman takia Suomi on yksi maailman omavaraisimmista maista kvanttiteknologian suhteen. Se tuo mielenrauhaa. Suomi ei näytä jäävän jalkoihin globaalissa kilpailussa.
Kvanttiteknologia voi katkaista Suomen talouden velkakierteen
Suomessa laaditaan työ- ja elinkeinoministeriön vetämänä kansallista kvanttistrategiaa. Siitä saadaan eväät tämän lupaavan, mutta alkuvaiheessa olevan teollisuuden alan tulevaan kukoistukseen. Mikäli vahvistamme yleispohjaa muun muassa tutkimuksessa ja koulutuksessa, kohotamme tärkeitä keihäänkärkiä ja saamme käyntiin markkinat esimerkiksi ostamalla valtiovetoisesti tuotteita, joista saa kvanttihyötyä, voivat näiden investointien tuotot olla valtavat.
Kvanttilaskennan markkinan koko on tällä hetkellä noin miljardi vuodessa ja se on noin 30 % kasvussa. Isot konsulttitalot ovat ennustaneet markkinan kasvavan satoihin miljardeihin tulevaisuudessa. Mikäli suomalaiset yritykset saisivat ensimmäisenä markkinoille laitteita ja ohjelmistoja, jotka tuottaisivat kvanttihyötyä teollisissa tuotteissa tai palveluissa, voisi Suomi napata tästä markkinasta leijonanosan. Veronmaksajat kiittäisivät.
Kuva: IQM
Kvanttiteknologia ei ole turvallisuusriski vaan mahdollisuus
Vaikka kvanttitietokoneiden ehkä laajimmin tunnettu käyttökohde on joidenkin salauksien murtaminen, ei teknologia itsessään ole riski. Sitä tulee käyttää vastuullisesti kuten myös tekoälyä.
Päinvastoin kvanttiteknologia mahdollistaa salakuunteluvapaan viestinnän. Tällaisia viestintäverkkoja rakennetaan jo ympäri maailmaa. Myös Espoossa.
Lisäksi maailmalla on jo kehitetty ja standardoitu kvanttiturvallisia salausjärjestelmiä. Niitä ei voi nykytuntemuksen mukaan purkaa edes kvanttitietokoneella. Näihin parempiin salauksiin siirtyminen on kvanttitietokoneiden kehityksen ansiota.
Kvanttiteknologia voi myös parantaa turvallisuutta muin keinoin. Esimerkiksi tarkempien anturien ja kiihdytetyn laskennan ansiosta voidaan muodosta parempi tilannekuva ja välttyä vaarallisilta operaatioilta.
Kvantti-Nato on totta
Näyttää siltä, että rapakon takaa saapuvat isot kihot ottavat Suomessa kvantin puheeksi poikkeuksetta. Viime elokuussa amerikkalaissenaattori ehdotti, että Suomeen pitäisi perustaa Naton kvanttilaskennan osaamiskeskus.
Ilmeisesti Suomen osaaminen on kvantissa niin haluttua, että Espoossa sijaitsevat Naton testikeskus ja yrityskiihdyttämö, joissa molemmissa kvanttiteknologia on ytimessä, eivät riitä.
Kvanttiosaamisesta ja etenkin turvallisuuteen ja teollisuuteen liittyvistä kvanttihyötytuotteista näyttääkin kehkeytyvän Suomelle ainutlaatuinen kortti turvallisuuspoliittisissa väännöissä. Vaikka Nato-sukset ovat huippuhyvät, ehkä hyödyllinen kvanttitietokone ja -ohjelmisto voisivat silti olla tarpeen turvaamaan Suomen teknologiatuonnin kriittisten komponenttien osalta.
Kirjoittaja
Mikko Möttönen on Aalto-yliopiston ja VTT:n kvanttiteknologian professori, joka on erikoistunut erityisesti suprajohtaviin kvanttisähköpiireihin ja erittäin herkkiin bolometreihin. Hän on suorittanut 248. maanpuolustuskurssin.
