Kvanttien vallankumous

Vuonna 2015 julistin Helsingin Sanomien kolumnissani, että kvanttiteknologian vallankumous on alkanut. Monet olivat eri mieltä. Silti kvanttiteknologian tutkijana rohkenin näin väittää.

Väitteeseen oli hyvät syyt. Sähköisten kvanttipiirien kehitys oli ollut edellisen 15 vuoden aikana ällistyttävän nopeaa. Piirit olivat juuri saavuttaneet tarkkuuden, jossa niissä tapahtuvia virheitä voitiin korjata. Näytti, että vihdoin tästä voi tullakin jotain.

Kvanttiherruus saavutettiin vuonna 2019. Kvanttitietokone ratkaisi laskutehtäviä nopeammin kuin maailman nopein supertietokone. Nämä laskut olivat kuitenkin hyödyttömiä käytännön ongelmissa.

Nyt maailmalla on ilmoitettu kymmenien miljardien investoinneista kvanttiteknologiaan. Se on perusteltua, koska kvanttihyödyn rajoja on vaikea nähdä. Kvanttiteknologia tarjoaa täysin uusia työkaluja ratkaista laskennallisia ongelmia, viestiä ja tehdä havaintoja.

Viestinnässä kvanttihyöty on jo demonstroitu. Sveitsissä järjestettiin jo vuonna 2007 vaalit, joissa käytettiin kvanttiviestintää estämään salakuuntelu. Atomikellot ovat yksi osoitus kvanttiteknologian hyödyllisestä käytöstä mittalaitteissa. Ajan mittaus on jo niin tarkka, että suhteellisuusteoria alkaa vaikuttaa. Gravitaation vuoksi kello tikittää sitä nopeammin mitä kauempana se on maapallon keskipisteestä.

Suurinta teknologian mullistusta odotetaan kvanttitietokoneelta. Laskennassa kvanttihyöty tulee ensin yhdessä sovelluksessa, kun koneen joka ikinen osa on viritetty äärimmilleen kyseistä ongelmaa varten. Tämä tulee olemaan lähtölaukaus uuteen kvanttihyödyn aikakauteen. Ensimmäisen hyödyllisen kvanttitietokoneen käynnistymisestä noin kahden vuoden päästä se on todennäköisesti kehittynyt jo aivan ylivertaiseksi verrattuna supertietokoneisin. Tällöin kyseisen ongelman ratkaisu kvanttitietokoneella on nopeampaa, tarkempaa ja halvempaa.

Ensimmäisen kvanttihyödyn jälkeen tulee uusia hyötyjä, kunnes lopulta siirrymme yleiskäyttöisen kvanttitietokoneen aikakauteen. Edullisen hintansa vuoksi yleiskäyttöinen kone vie vähitellen markkinat räätälöidyiltä koneilta. Tällä aikakaudella kvanttitietokone soluttautuu kaikille yhteiskunnan ja elinkeinoelämän alueille. Kukaan ei vielä tiedä, missä laskennallisessa ongelmassa kvanttihyöty saavutetaan ensimmäistä kertaa. Arvaukset osuvat optimointiin, tekoälyyn, kemiaan, lääkeaineisiin, tietoturvaan ja finanssiteknologiaan. Esimerkiksi lentoyhtiöt tutkivat, miten lentojen reititystä voisi tehostaa kvanttitietokoneilla. Paperin ja puun tuotannossa ja jakelussa on varmasti myös soveltuvia ongelmia.

Mikko Möttönen, tutkimusprofessori, Aalto-yliopisto

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *