2.12.2016

Oikoreittiä kvanttitietokoneilla

Saimme koulussamme Ulvilan Lukiossa mahdollisuuden osallistua Suomen Akatemian järjestämälle tietobreikille, jossa pääsimme hyppäämään Aalto-yliopiston dosentti Mikko Möttösen johdolla kvanttitietokoneiden maailmaan. Möttönen on tutkinut yli kymmenen vuotta kvanttitietokoneita ja hän toimii –Kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmän johtajana. Möttösen esitys oli vuorovaikutteinen ja mukaansatempaava.

Kvanttimaailman ulottuvuuksissa

Möttösen luennon aihe oli melko tuntematon useimmille kuulijoista, joten hän avasi hieman sanan kvantti merkitystä esityksensä alussa. Möttönen vertasi kvanttimaailmaa palloon. Jos klassinen eli meidän tavallinen maailmamme olisi pallon pinnalla oleva yksittäinen viiva, kvanttimaailmaan kuuluisi kaikki pallon kuorella ja sisällä olevat pisteet. Möttösen mukaan kvanttiteknologiassa tavoitteena on käyttää näitä vertauskuvassa pallon sisällä olevia kvanttimekaanisia tiloja hyödyksi.

Kvanttitietokoneet käyttävät tavallisten bittien sijaan kvanttibittejä, eli kubitteja. Toisin kuin perinteinen bitti, kubitti pystyy olemaan samaan aikaan sekä nolla että yksi. Tämän ansiosta kvanttitietokoneet kykenevät käyttämään aikaisemmin mainittuja kvanttimekaanisia tiloja hyödykseen, mikä erottaa ne tavallisista tietokoneista. Tämän havainnollistamiseksi Möttönen laajensi alkuperäistä pallo-vertauskuvaansa esimerkin avulla. Jos klassisessa maailmassa on jokin lasku, sen pystyy ratkaisemaan ainoastaan kulkemalla pallon pinnalla olevaa viivaa pitkin. Kvanttitietokone sen sijaan pystyy käyttämään pallon sisällä olevia kvanttimaailman ulottuvuuksia hyödykseen ja onnistuu täten ratkaisemaan ongelman erilaista reittiä, joka voi mahdollisesti olla lyhyempi. On siis myös mahdollista, että kvanttitietokone kulkee pidempää reittiä kuin klassisen maailman reitti, mikä onkin yksi kvanttilaskennan ongelmista.

Möttönen esitteli yleisölle tarkemmin D-Wave Systems -nimisen yrityksen kvanttitietokoneen. Tietokone on noin 10 kuutiometriä suuri ja sen mikropiirissä on tuhat kubittia. Kuulijoita tietenkin mietitytti laitteen valtaisa koko, ja Möttönen kertoi sen johtuvan suuresta ja tehokkaasta jäähdytysjärjestelmästä. Mikropiirin tulee olla jäähdytetty lähes absoluuttiseen nollapisteseen saakka, ettei satunnainen lämpöliike aiheuta virheitä. Vaikka tämä 10 000 000 euroa maksava tietokone on kykenevä käyttämään kvanttimaailman ulottuvuuksia hyödykseen, sen suorittamissa laskuissa ei tapahdu kvanttinopeutusta. Möttönen auttoi yleisöä laittamaan asiat perspektiiviin kertomalla tavallisen kannettavan tietokoneen olevan tehokkaampi kuin tämä kvanttitietokone.

Kvanttiteknologiaa tulevaisuudessa

Monia kuulijoita mietitty, että mihin kaikkeen kvanttitietokoneita sitten voidaan käyttä laskemisen lisäksi. Möttönen luetteli muutamia esimerkkejä ja hän piti tärkeänä käyttökohteena kemiallisia yhdisteitä. Kvanttitietokoneiden avulla pystyttäisiin esimerkiksi simuloimaan nopeasti monimutkaisia kemiallisia reaktioita. Muita käyttökohteita ovat mm. tietoturva, energia ja tekoäly.

Yleisöä kiinnosti myös kvanttitietokoneiden mahdolliset käyttömahdollisuudet tavallisten ihmisten arjessa. Möttönen kertoi, että tulevaisuudessa saattaa olla mahdollista että puhelimet ovat yhteydessä jossakin muualla oleviin kvanttitietokoneisiin, mutta kvanttitietokoneiden tulemista älypuhelimiin elinaikanamme hän ei pidä kovin todennäköisenä. Möttönen ei kuitenkaan halua sanoa minkään olevan mahdotonta.

Teksti: Juho Vepsä, Ulvilan lukio

Kuvat: Ira Koskinen, Ulvilan lukio

 

 

 

 

 

 

Viimeksi muokattu 30.12.2016

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi