Vuonna 2020 lopulla käynnistyneen hankkeen tavoitteena oli vahvistaa kvanttilaskennan osaamista Suomessa kasvattamalla yritys- ja tutkimusekosysteemien tietämystä kvanttiteknologiasta ja mahdollistamalla niiden pääsy kvanttitietokoneille. Haasteena oli kehittää uudenlainen kvanttitietokone, jota ei ollut vielä olemassa. Suomen hallitus myönsi 20,7 miljoonan euron budjetin 50 kubitin kvanttitietokoneen kehittämiseen vuonna 2020.

Hankkeen aikana Suomeen on kehittynyt osaamista sekä kvanttitietokoneiden rakentamisesta että kvanttilaskennan algoritmeista ja käytöstä. Projektin aikana kehitettiin teknologiat, joilla 50 kubitin kvanttitietokone voitiin toteuttaa.

Hanke saavutti päätavoitteensa eli 5-, 20- ja 50-kubittisten kvanttitietokoneiden kehittämisen ja avaamisen tutkimus- ja yrityskäyttöön. Suomi on ensimmäinen maa, jolla on Euroopassa kehitetty ja valmistettu 50-kubittinen suprajohtava kvanttitietokone. Se avautuu nyt tutkijoiden ja yritysten käyttöön osana VTT:n palvelua. Kvanttitietokone tarjoaa teollisuudelle 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. Nyt on juuri oikea aika yritysten pohtia, miten kvanttilaskentaa voi hyödyntää liiketoiminnassa. Johtajuus kriittisissä teknologioissa, kuten kvanttilaskennassa, on elintärkeää Suomelle. Meidän on sekä hallittava kvanttitietokoneiden rakentaminen että niiden hyödyntäminen käytännön sovelluksissa. Nyt kun kvanttitietokone on valmis, on aika ryhtyä kehittämään sovelluksia koko Suomen ekosysteemin voimin”, toteaa VTT:n liiketoiminta-alueen johtaja Erja Turunen. 

“Tämän kvanttitietokoneen toimitus on merkittävä virstanpylväs yrityksemme päämäärässä kohti laajamittaista kvanttilaskennan käyttöönottoa, jonka sovelluksia ovat muun muassa kvanttikoneoppiminen, optimointi tai simulointi”, sanoo Dr. Jan Goetz, IQM Quantum Computersin toinen toimitusjohtaja ja perustaja. ”Yhteistyömme VTT:n kanssa 50 kubitin järjestelmän kehittämisisessä on toiminut perustana 54 kubitin Radiance-kvanttitietokoneellemme, jota toimitamme asiakkaillemme maailmanlaajuisesti. Olemme nyt täydessä vauhdissa vastataksemme kvanttitietokoneidemme kasvavaan kysyntään, joiden tarkoituksena on edistää tieteellisiä läpimurtoja ja lopulta saavuttaa kvanttihyöty”, hän kertoo.

50 kubitin kvanttitietokone huipentaa nelivuotisen hankkeen

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. 

50 kubitin kvanttitietokone avataan nyt yritysten ja yliopistojen tutkijoiden käyttöön 

50 kubitin kvanttitietokone avataan tänään yritysten ja tutkimusorganisaatioiden käyttöön. Se tarjoaa suomalaiselle teollisuudelle tilaisuuden kvanttilaskennan soveltamiseen ja käyttää kvanttilaskentaa teollisissa ongelmissa. Kvanttitietokone on jo ollut lupaavin tuloksin testikäytössä VTT:llä sekä muutamalla pilottiyrityksellä muun muassa materiaalimallinnukseen liittyvien haasteiden ratkaisemiseksi. 

Uutta teknologiaa suurempien kvanttitietokoneiden valmistamiseen

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.  

Merkittäviä edistysaskelia otettiin VTT:llä erityisesti myös kubittien valmistamisen ja integraatioteknologioiden puolella. VTT tarjoaa näitä nyt kaupallisena palveluna. 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.

BusinessQ-ekosysteemi ja startup-yrityksiä

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. Suomen kvanttiteknologian yritysekosysteemi on kasvava ja elinvoimainen. BusinessQ:n 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.