Jos sinulla olisi kvanttitietokone, mihin käyttäisit sitä?

Blogit
Katri Kallio

Kvanttiaika on alkamassa. VTT on ottanut valmistaakseen Suomen ensimmäinen kvanttitietokoneen yhdessä kotimaisen startup-yrityksen IQM:n kanssa. Askel on merkittävä, sillä tiedossa olevaa muutosta on verrattu harppaukseen helmitaulun ja tietokoneen välillä.

Nykytietokoneista poiketen kvanttikoneissa atomitason luonnonilmiöt valjastetaan avuksi monimutkaisiin laskutoimituksiin ja tarkkaan simulaatioon. Kun aloin tutkimaan asiaa tarkemmin, opin, että kvanttitietokone vaikuttaisi sopivan tietyn tyyppisten ongelmien ratkaisemiseen. Jäin kuitenkin pohtimaan, että mitä ratkottavat ongelmat voisivat olla. Googlailisinko netissä ja YouTubessa kuten nytkin, mutta vain paljon nopeammin? Mitäs järkeä siinä sitten olisi, eihän se olisi mikään suuri mullistava muutos.

”Nykytietokoneista poiketen kvanttikoneissa atomitason luonnonilmiöt valjastetaan avuksi monimutkaisiin laskutoimituksiin ja tarkkaan simulaatioon.”

Saadakseni lisää ymmärrystä kvanttiteknologian hyödyistä ja potentiaalisista sovelluskohteista käännyin kollegoideni puoleen. Kysyin heiltä minkä haasteiden ratkaisemiseen he käyttäisivät kvanttitietokonetta ja miten elämämme voisi olla sen ansiosta erilaista 2040-luvulla? Toteutuessaan kvanttitietokoneen laskentateho on niin valtava, että emme voi edes kuvitella mitä kaikkea se tulee mahdollistamaan. Voimme kuitenkin jo arvioida, mikä voisi olla mahdollista.

VTT:n asiantuntijat pitävät mahdollisina muun muassa seuraavia kehitysnäkymiä 2040-luvulle mennessä:

  1. Saattaisimme kehittää pandemiaan rokotteen muutamassa viikossa.
    Kvanttiteknologia mahdollistaa esimerkiksi ihmiselämän keskeisen rakennusaineen, proteiinin 3D-rakenteen kuvaamisen sellaisena kuin se todellisuudessa on. Tämä on mullistavaa, sillä nyt menetelmät lääkkeiden ja rokotteiden kehittämiseen perustuvat pääosin yritykseen ja erehdykseen sekä tilastollisiin todennäköisyyksiin. Tämän teknologian avulla arvailut jäävät sikseen ja täsmälääkkeet valmistuvat nopeasti. Niin nopeasti, että kenties 2040-luvulla pandemiat eivät ehtisi edes alkaa leviämään, ennen kuin rokotteet olisivat jo käytössä.
     
  2. Kenenkään ei välttämättä tarvitsisi kärsiä epilepsiasta.
    Kvanttiteknologian avulla pystytään havaitsemaan energiaa ja säteilyä yksittäisten hiukkasten tasolla. Tämä on olennaista esimerkiksi aivotutkimuksessa. Ihmisaivojen toiminnasta tiedetään vielä vähän, mutta jo käytössä olevalla kvanttiteknologialla (magnetoenkefalografialla eli MEG) pystytään paikantamaan tarkasti aivojen epileptisiä alueita ja parantamaan kirurgian onnistumista merkittävästi. Kenties 2040-luvulla voisimme havaita muutoksia aivoissa jo varhaisessa vaiheessa ennen vakavien sairauksien puhkeamista.
     

  3. Materiaalit voisivat tehdä hyvää niin käyttäjälle kuin ympäristölle.
    Suuri osa käyttämistämme materiaaleista, kuten muovi, valmistetaan fossiilisista, eli uusiutumattomista materiaaleista. Tämä johtuu niiden toistaiseksi ylivertaisista ominaisuuksista. Kun yhdistämme kvanttiteknologian laskentakyvyn kemiaan ja biologiaan, voisimme suunnitella juuri sellaisia materiaaleja kuin haluamme. Esimerkiksi hyvin kestäviä ja uusiutuvia, jotka samalla sitovat hiilidioksidia ilmasta. 2040-luvulla meillä voisi olla käytössä materiaaleja, jotka eivät olisi enää osa ympäristöongelmaa vaan toimisivat osaltaan ongelman ratkaisuna ja optimaalisesti kunkin käyttötilanteen mukaan.
     

  4. Ruokaa ja materiaaleja voitaisiin tuottaa jo maapallon ulkopuolella.
    Auringonvalo, hiilidioksidi ja mikrobien geneettinen koodi riittävät siihen, että laboratorioissa pystytään jo nyt luomaan hyödyllisiä raaka-aineita, kuten proteiinia. Lisäämällä tähän kvanttiteknologian rajattoman laskentatehon, ihmisen olisi mahdollista tuottaa näitä raaka-aineita missä vain, vaikka maan ulkopuolella. Tutkijat visioivat, että kvanttiteknologian avulla pystyisimme luomaan hyvin fiksuja, jopa ”autonomisia tutkimus- ja valmistusyksiköitä”. Ne voisivat ehdottaa millaisia raaka-aineita juuri tässä paikassa olisi saatavilla, miten niistä voitaisiin valmistaa haluttu lopputuote ja myös valmistamaan sen. Kenties siis jo 2040-luvulla voisimme tuottaa ruokaa paitsi Saharassa, myös maan ulkopuolella.

Kvanttiteknologia kehittyy nyt huimaa vauhtia ja olemme pian suurten muutosten äärellä.

”Merkittävintä ei kuitenkaan ole itse kvanttiteknologia vaan ne muutokset, jotka tämä teknologia mahdollistaa.”

Merkittävintä ei kuitenkaan ole itse kvanttiteknologia vaan ne muutokset, jotka tämä teknologia mahdollistaa. Keräämällä kokoon VTT:n asiantuntijoita, sain paremman käsityksen niistä mahdollisuuksista, joita kvanttiteknologiaan liittyy.

Nyt olisi oikea aika pohtia laajemmin Suomessa, mihin käyttöön haluamme valjastaa kvanttitietokoneet, sillä olemme vielä kehityksen alkumetreillä. Näin voimme vaikuttaa oman osaamisemme kehittymiseen sekä kvanttiteknologian suuntaamiseen yhteiskuntamme eduksi.

On hyvä muistaa, että tulevaisuus ei vain tapahdu, vaan me vaikutamme sen suuntaamiseen joka päivä. On Suomen etu olla mukana.

Oletko sinä pohtinut, että jos sinulla olisi kvanttitietokone, mihin käyttäisit sitä? Osallistu keskusteluun sosiaalisessa mediassa #kvanttihaaste!  

Kiitos haastatelluille VTT:n asiantuntijoille:

  • Govenius Joonas, tiiminvetäjä, kvanttisysteemit
  • Huomo Tua, liiketoiminta-alueen johtaja, tietointensiiviset tuotteet ja palvelut
  • Kotovirta Ville, tiiminvetäjä, tekoäly
  • Laukkanen Anssi, tutkimusprofessori, digitaalinen materiaalitutkimus
  • Majumdar Himadri, päällikkö, kvanttiteknologia
  • Penttilä Merja, tutkimusprofessori, synteettinen biologia
  • Prunnila Mika, tutkimusprofessori, elektroniset anturit
  • Pursula Pekka, tutkimuspäällikkö, mikroelektroniikka
  • Vähä-Heikkilä Tauno, johtaja, mikroelektroniikka
  • Vasara Antti, toimitusjohtaja
Jaa

Katri Kallio

Himadri Majumdar

Himadri Majumdar

Lead