QScale: Suomessa kehitetään uutta signaaliteknologiaa kvanttisovellusten skaalaamiseen

Kvanttitietokoneiden tiedetään teoriassa pystyvän laskutoimituksiin, jotka ovat mahdottomia klassisille tietokoneille. Siksi niiden odotetaan mahdollistavan läpimurron muun muassa kemian, biotieteiden ja tekoälyn laskennassa. Eräs lupaavimmista lähestymistavoista – ja Suomelle kansallisesti merkittävin – on suprajohtava kvanttitietokone. 

Kvanttitietokoneiden teollinen kehitys on ripeää, mutta nykyteknologia muuttuu hankalaksi, jos sitä yritetään skaalata yli 1000 kvanttibitin ja mahdottomaksi, jos tavoitellaan miljoonaa kvanttibittiä. Näin paljon kuitenkin tarvitaan, jos halutaan lunastaa kvanttitietokoneille asetetut lupaukset. Nykyteknologialla sellaisen kvanttitietokoneen energiankulutus vastaisi jopa kokonaisen ydinreaktorin tehoa, ja se olisi käytännössä mahdoton toteuttaa. 

QScale-projektin päätavoite on kehittää uudenlaista, Suomessa keksittyä menetelmää kvanttitietokoneiden ja muiden kvanttiteknologioiden skaalaamiseen. Projektissa yhdistetään huippunopea ja energiatehokas optinen telekommunikaatioteknologia suprajohtaviin piireihin, jotka tuottavat liki täydellisen tarkkoja ja kohinattomia sähköisiä signaaleja. Tämä on suuri etu herkille kvanttiteknologioille. 

Optinen telekommunikaatio auttaa muun muassa nivomaan kvantti- ja supertietokoneen laskentakapasiteetit saumattomasti toisiinsa, minkä puolestaan odotetaan tehostavan tekoälylaskentaa. 

Tarkoituksena on kaupallistaa teknologia 2030-luvulla ensin suprajohtavien kvanttitietokoneiden ohjaukseen ja sen jälkeen myös lukuisiin muihin sovelluksiin. 

Poikkitieteellinen hanke yhdistää integroitua optiikkaa sekä opto-, puolijohde- ja suprajohtavaa elektroniikkaa uusiin sähköisiin jäähdytysmenetelmiin. Skaalautuvat sirupohjaiset ratkaisut paketoidaan kompakteiksi moduuleiksi, jotka voivat aloittaa uuden aikakauden matalan lämpötilojen teknologioissa. Lisäksi tutkijat tuovat liki täydellisen tarkat sähköiset signaalit helposti loppukäyttäjien ulottuville. Tavoitteena on käynnistää elektroniikassa samankaltainen murros kuin atomikellot aikanaan mahdollistivat tarkkaan aikaan ja taajuuteen perustuvissa sovelluksissa. 

QScale-hankkeen koordinaattorina toimii Antti Kemppinen VTT:ltä. Tutkimuskonsortiossa ovat mukana Aalto-yliopiston apulaisprofessori Sorin Paranoanun ja Tampereen yliopiston apulaisprofessori Jukka Viheriälän johtamat tutkimustiimit.

Kolmivuotinen QScale-projekti käynnistyy 1.9.2026 ja sen budjetti on kokonaisuudessaan noin 6,9 miljoonaa euroa. Business Finlandin osuus rahoituksesta on 5,5 miljoonaa euroa.