Aalto-yliopisto sai oman kvanttitietokoneen – AaltoQ20 kouluttaa tulevaisuuden kvanttiosaajat

Kvanttiteknologian povataan mullistavan esimerkiksi tietoliikenteen, teknologian energiankulutuksen ja tieteellisen tutkimuksen tulevina vuosina ja vuosikymmeninä. Kvanttiteknologian globaalin markkina-arvon ennakoidaan olevan jopa 90 miljardia euroa vuonna 2035. Samaan vuoteen mennessä Suomen kvanttiteknologia-ala tarvitsee lähes 3 000 uutta osaajaa, jotta Suomi säilyttää asemansa alan edelläkävijänä ja saavuttaa kansallisen kvanttiteknologiastrategian tavoitteet.

Aalto-yliopisto on suomalaisen kvanttiteknologia-alan johtavia toimijoita. Tuorein osoitus tästä on uusi AaltoQ20-kvanttitietokone, joka on nyt avattu opetus- ja tutkimuskäyttöön. Sen avulla koulutetaan uuden sukupolven osaajia sekä tehdään uraauurtavaa tutkimusta ja kehitetään uutta kvanttiteknologiaa. Yliopiston omistama Q20 yhdistää Aallolle ominaiset teemat: tekemällä oppimisen, matalan hierarkian ja huippuluokan tutkimusinfrastruktuurit.

Q20 on rakennettu Suomen Akatemian tutkimusinfrastruktuurirahoituksella vuosina 2022–2025. Projektia johtivat teknillisen fysiikan laitoksen professori Tapio Ala-Nissilä ja tutkija Suman Kundu. Aalto-yliopistossa aikanaan perustetut kvanttilaskentayritys IQM ja erittäin matalan lämpötilan tutkimuslaitteistojen valmistaja Bluefors toimittivat osia koneeseen.

”Suomen neljäs kvanttitietokone Q20 on osoitus yliopistojen, yritysten ja tutkimuslaitosten muodostaman suomalaisen kvanttiekosysteemin edelläkävijyydestä. Q20:n myötä yliopistolla on nyt oma kvanttitietokone tutkijoiden käytössä, ja esimerkiksi Aallon kvanttiteknologian pääaineen opiskelijat pääsevät käyttämään konetta osana opintojaan, mikä on maailmanlaajuisestikin harvinaista”, Ala-Nissilä sanoo.

Huipputeknologiaa tutkijoille ja opiskelijoille

Ala-Nissilän mukaan Euroopassa on muutama muukin yliopistojen omistama kvanttitietokone, mutta Q20 poikkeaa niistä merkittävästi.

”Monet yliopistojen rakentamat kvanttikoneet ovat olleet aika kokeellisia ja kyse on ollut enemmän rakentamiskokemuksen kartuttamisesta. Q20 taas on aivan viimeisintä teknologiaa ja rakennettu nimenomaan suorittamaan kvanttilaskentaa.”

Kvanttitietokoneen omistamisesta on muutakin hyötyä, muistuttaa koneeseen osia toimittaneen ja vastikään listautumisaikeestaan kertoneen IQM:n yksi perustajista, toimitusjohtaja Jan Goetz.

“Silloin kun instituutiot kuten Aalto omistavat oman kvanttitietokoneensa, kaikki siihen liittyvä data, tekijänoikeudet ja osaaminen pysyy heillä itsellään. Se on strateginen päätös, joka tekee huippututkimuksesta ja koulutuksesta mahdollista. AaltoQ20 on Suomessa jo neljäs osoitus siitä, että IQM:n strategia antaa asiakkaille mahdollisuuden ottaa kvanttilaskenta omaan käyttöönsä”, Goetz toteaa.

AaltoQ20:n nimi juontuu sen 20 kvanttibitistä eli kubitista, ja se on suunniteltu niin, että tutkijat voivat työskennellä kvanttipiirejä syvemmällä tasolla – aina laitteen toimintaa ohjaaviin mikroaaltopulsseihin asti. Sen takia Q20:llä voi tehdä tutkimusta, joka ei ole mahdollista kaupallisessa käytössä olevilla kvanttitietokoneilla.

”Aallon ja tietotekniikan keskus CSC:n tutkijat ovat jo käyttäneet Q20:tä esimerkiksi kvanttilaskenta-algoritmien ja kvanttikoneoppimisen tutkimiseen. Eli Q20 on alusta asti tuottanut myös uutta kvanttiteknologiaa perustutkimuksen lisäksi”, Ala-Nissilä mainitsee.

Pitkäjänteisen työn tulos

Ala-Nissilän mukaan päätös rakentaa kone pitkälti itse voi tulevaisuudessa osoittautua kullan arvoiseksi.

”1950-luvulla tutkijat päättivät rakentaa analogisen tietokoneen itse sen sijaan että olisivat tilanneet sellaisen valmistajalta. Se loi osaamispohjaa, mikä osaltaan mahdollisti Nokian nousun yli 30 vuotta myöhemmin. Uskon Q20-projektin voivan vaikuttaa yhtä merkittävästi tulevaisuudessa”, hän pohtii.

Aalto-yliopiston kvanttitietokonetta ei olisi olemassa ilman vuosikymmenten panostusta, jonka ansiosta Suomi on nyt yksi johtavia kvanttiteknologian osaajamaita. 

”Kvanttiteknologian osaaminen Aallossa on peräisin jo 1960-luvulla perustetusta Kylmälaboratoriosta sekä systemaattisesta panostuksesta nanoteknologiaan vuosituhannen taitteessa. AaltoQ20 onkin erinomainen osoitus siitä, miten tärkeää on kehittää osaamista ja panostaa perustutkimukseen pitkäjänteisesti”, Tapio Ala-Nissilä painottaa.

Q20 on osa VTT:n, Aallon ja CSC:n hallinnoimaa Suomen kansallista kvanttilaskentainfrastruktuuri FiQCI:ä. Tutkijat voivat käyttää AaltoQ20:tä FiQCI:n ja LUMI-supertietokoneen kautta.

Aalto-yliopisto on osa InstituteQ:ta, Suomen kansallista kvantti-instituuttia, ja Suomen kvanttilippulaivaa. InstituteQ kokoaa yhteen huipputason tutkimuksen, teollisuuden ja julkisen sektorin toimijat edistääkseen kvanttitieteen ja -teknologian kehitystä.
Kolmen keskeisen pilarin, ResQ (tutkimus), InnoQ (innovaatiot) ja EduQ (koulutus), ohjaamana InstituteQ pyrkii muuntamaan pitkäjänteisen tieteellisen huippuosaamisen konkreettisiksi vaikutuksiksi. Tavoitteena on vahvistaa Suomen asemaa johtavana, avoimena ja kansainvälisesti verkottuneena kvantti-innovaatioiden keskuksena.