Kvanttitietokoneen rakentaminen alkaa Aalto-yliopistossa – työryhmä sai lähes miljoonan euron rahoituksen

Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiö ja Jane ja Aatos Erkon säätiö ovat myöntäneet Aalto-yliopiston dosentin Mikko Möttösen vetämälle työryhmälle yhteensä 950 000 euron rahoituksen. Työryhmä haki rahoitusta säätiöiden yhteisen Tulevaisuuden tekijät -rahoitusohjelman kautta, jossa säätiöt etsivät uusia, rohkeita tutkimusavauksia. 

Möttösen työryhmä aloittaa skaalautuvan kvanttitietokoneen kehittämisen Suomessa. Tarkoitus on rakentaa ensin kvanttiprosessori, jota voi tulevaisuudessa skaalata eli kasvattaa suuremmaksi prosessoriksi. Käytännön ongelmia nopeasti ratkovaa kvanttitietokonetta ei ole rakentanut vielä kukaan, joten työn aloittaminen on äärimmäisen tärkeää. 

“Kvanttitietokoneesta on olemassa erilaisia prototyyppejä, mutta työ on maailmalla edelleen kehitysasteella. Kvanttitietokone tekee mahdottomasta mahdollista. Kvanttitietokone voi nimittäin ketterästi ratkaista äärimmäisen vaikeita ongelmia, joiden ratkaisu veisi tavallisilta koneilta yli miljardi vuotta”, Mikko Möttönen sanoo. 

Rahoituksen antaneet säätiöt ovat vakuuttuneita Möttösen ryhmän työn tärkeydestä. 

“Kvanttitietokoneella voidaan ratkaista laajoja kysymyksiä lääketieteestä ilmastonmuutokseen. Tavoite luoda ensimmäinen suomalainen kvanttitietokone on hyvin kunnianhimoinen ja onnistuessaan kansainvälinen läpimurto”, sanoo Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiön toimitusjohtaja Laura Juvonen. 

Kvanttitietokoneesta apua lääkkeiden valmistukseen 

Kvanttitietokone käyttäisi laskennassa hyväkseen kvanttimekaniikkaa. Koneella pystyisi muun muassa mallintamaan aivan uudella tavalla kemiallisia yhdisteitä ja reaktioita, kuten lääkeaineita ja lannoitteita. 

“Jos kemiallisia reaktiota osattaisiin simuloida tarkasti tietokoneella, jokaista vaihtoehtoa ei tarvitsisi aina käydä läpi laboratoriossa”, Möttönen sanoo. 

Möttösen ryhmän työtä tukee viime vuosikymmenen ajan tehty suprajohtavien sähköpiirien kehitystyö. Suprajohtavuus on ilmiö, jossa sähköinen vastus häviää tietyn lämpötilan alapuolella täysin. Suprajohtavat piirit mahdollistavat erittäin tarkkojen kvanttibittien eli kubittien massavalmistuksen. Niiden avulla koneen skaalautuva arkkitehtuuri on mahdollista toteuttaa. 

“Suomessakin on rakennettu suprajohtavia kvanttibittejä jo vuosia. Osaamista on paljon, mutta kvanttitietokonetta ei ole ryhdytty tekemään, koska siihen ei ole riittänyt resursseja. Tällä rahoituksella voimme aloittaa kvanttiprosessorin systemaattisen rakennuksen”, Möttönen kertoo. 

Huippuyksikkö aloittaa työn 

Aalto-yliopistosta löytyy vahva kvanttiteknologian tutkimusosaaminen, mikä tekee yliopistosta erinomaisen paikan kvanttitietokoneen kehittämiselle. Yliopistossa aloittaa vuoden vaihteessa Suomen Akatemian rahoittama kvanttiteknologian huippuyksikkö, jonka ryhmänjohtajat ovat mukana myös kvanttitietokoneen kehitystyössä. 

“Huippuyksikkö tukee Möttösen vetämää projektia ja päinvastoin. Haluamme ehdottomasti profiloitua kvanttiteknologian huippuosaajina”, sanoo akatemiaprofessori Jukka Pekola, joka johtaa kvanttiteknologian huippuyksikköä. 

Työryhmässä on Aalto-yliopiston lisäksi mukana tutkijoita Turun yliopistosta ja VTT:stä. Lähes miljoonan euron rahoituksella ryhmä pystyy avaamaan kvanttitietokoneen kehitystyön, muttei saattamaan sitä loppuun. Ryhmän työtä tukee myös EU:n vuonna 2018 alkava miljardin euron lippulaivahanke, jossa vauhditetaan kvanttiteknologian kehitystä yhdessä jäsenvaltioiden ja yritysten kanssa. 

“Säätiöiden panostuksen ansiosta pystymme olemaan myös EU:n lippulaivassa vahvemmin mukana. Voimme tuoda esiin omia vahvuuksiamme ja tuoda esille osaamistamme maailmalla”, Möttönen sanoo. 
 
Mikko Möttösen työryhmään kuuluvat Aalto-yliopistosta professori Tapio Ala-Nissilä, professori Christian Flindt, professori Pertti Hakonen, dosentti Mikko Möttönen, dosentti Sorin Paraoanu, akatemiaprofessori Jukka Pekola ja professori Zhipei Sun. Lisäksi ryhmään kuuluvat Teknologian tutkimuskeskus VTT:stä dosentti Juha Hassel ja tohtori Mika Prunnila sekä Turun yliopistosta professori Sabrina Maniscalco.

Video: How to Cool Down a Quantum Bit - the Quantum-Circuit Refrigerator

Katso video, jolla kvanttifyysikot selittävät kvanttibittien jäähdyttämisen periaatteen kahdessa minuutissa pulkan ja avannon avulla. Video: Aalto-yliopisto.