Suomessa on rakennettu VTT:n ja IQM:n toimesta Euroopan suurin 50 kubitin suprajohtava kvanttitietokone. Uusi suprajohtava kvanttitietokone on sijoitettu Mikronovan tiloihin Espoon Otaniemessä. Tätä aiemmin tehtiin jo 5- ja 20 kubitin testikoneet. Samalla on synnytetty Suomeen aktiivinen kvanttialueen osaamisyhteisö.
Vuonna 2020 lopulla käynnistyneen kvanttitietokoneen kehittämishankkeen tavoitteena oli vahvistaa suomalaista kvanttilaskennan osaamista. Koneiden kehittämistä varten hallitus myönsi 2020 yli 20,7 miljoonan euron rahoituksen uuden kvanttitietokoneen kehittämiseen.
Hankkeen aikana on kehitetty myös muuta osaamista sekä kvanttitietokoneiden rakentamisesta että kvanttilaskennan algoritmeista ja käytöstä.
Tänään esitelty 50-kubitin kone avautuu jo kaikkien tutkijoiden ja yritysten käyttöön osana VTT:n palvelua. Uuden koneen avulla voidaan tarjota yrityksille mahdollisuuden kehittää kvanttilaskentasovelluksia ja soveltaa niitä käytännössä.
”50 kubitin kvanttitietokoneen kehittäminen ja rakentaminen osoittaa, että Suomi on yksi alan globaaleista edelläkävijöistä. Tällä kvanttitietokoneella päästään kehittämään uusia algoritmeja ja sovelluksia materiaalimallinnukseen, simulointiin, optimointiongelmiin ja tekoälyyn”, toteaa VTT:n liiketoiminta-alueen johtaja Erja Turunen.
Kvanttikonevalmistaja IQM:lle uusin kone on myös merkittävä virstanpylväs. ”50 kubitin järjestelmän kehittämisisessä on toiminut perustana 54 kubitin Radiance-kvanttitietokoneellemme, jota toimitamme asiakkaillemme maailmanlaajuisesti”, kertoo Dr. Jan Goetz, IQM Quantum Computersin toinen toimitusjohtaja ja perustaja.
Kaikki kvanttitietokoneet kehitettiin yhteiskehitysprojektina, jossa molemmat osapuolet VTT ja IQM kehittivät osan teknologiasta. VTT kehitti erityisesti kubittien signaalien lukuun käytettäviä suprajohtavia TWPA-vahvistimia sekä kvanttiprosessorin sirutason integrointi- ja paketointiratkaisuja. IQM vastasi VTT:n kehittämien komponenttien ja koko kvanttitietokoneen integroinnista toimivaksi järjestelmäksi.
Hanke vaiheistettiin kolmeen osaan, jotta eri toimijat voivat hyödyntää uutta teknologiaa mahdollisimman aikaisessa vaiheessa. 5-kubittinen kvanttitietokone valmistui vuonna 2021. Se kytkettiin keväällä 2022 CSC:n LUMI-supertietokoneen kautta internettiin suomalaisten tutkijoiden käyttöön ja myöhemmin myös laajemmin yrityskäyttäjille.
20 kubitin kvanttitietokone valmistui vuonna 2023, ja kolmannessa vaiheessa se päivitettiin 50-kubittiseksi. Se pystyy suorittamaan laskelmia, jotka eivät ole enää mahdollisia perinteiselle supertietokoneelle. Uuden siruteknologian ansiosta oli mahdollista vähentää merkittävästi tietokoneen kohinaa ja lisätä laskelmissa käytettyjen kubittien määrää.
Uutta teknologiaa myös suurempien kvanttitietokoneiden toteuttamiseen
Nyt loppuun saatetussa hankkeessa VTT:llä keskityttiin erityisesti Josephsonin ilmiöön perustuvien TWPA-vahvistimien kehittämiseen ja kvanttiprosessorin integraatiomenetelmien kehittämiseen.
VTT:n kehittämät ja valmistamat suprajohtavat TWPA-vahvistimet ovat tällä hetkellä maailman johtavia komponentteja, ja niille on huomattavaa kysyntää kvanttiteknologiassa Euroopassa. VTT:n spin-off-yritys Arctic Instruments kaupallistaa VTT:n TWPA-teknologiaa.
Edistysaskelia otettiin VTT:llä myös kubittien valmistamisen ja integraatioteknologioiden puolella. Kvanttiteknologiassa käytettävät valmistusmenetelmät sisältävät muun muassa Josephson-liitosteknologian, suprajohtavat kiekkoläpiviennit ja suprajohtavan flip chip -siruintegraatiomenetelmän.
50 kubitin kvanttitietokoneen yhteiskehityksen aikana VTT lanseerasi myös toisen kvanttiteknologian spin-off-yrityksen, puolijohdekubitteja kehittävän SemiQonin. Laajemminkin Suomen kvanttiteknologian yritysekosysteemi on kasvussa, ja viime vuosina on alalle syntynyt useita startup-yrityksiä.
Suomen kvanttiteknologian tutkimus- ja kehitysekosysteemin InstituteQ:n alla toimii BusinessQ, joka kokoaa Suomen kvanttiarvoketjussa toimivat yritykset yhteen. Sen jäsenenä on tällä hetkellä yli 25 yritystä teknologiakehittäjistä loppukäyttäjiin. Se auttaa yrityksiä kaupallisten sovellusten ja tuotteiden kehittämiseen, kvanttiteknologian käyttöönottoon ja uuteen liiketoimintaan. Uusi kvanttitietokone avaa ekosysteemin yrityksille mahdollisuuden kehittää uusia kaupallisia tuotteita ja sovelluksia.
Kuvat: VTT