Aalto-yliopiston ja VTT:n professori Mikko Möttönen tiimeineen kehittää uutta kubittia, jonka avulla kvanttitietokoneiden operaatioista saadaan aiempaa tarkempia.
Möttösen vetämä ConceptQ-tutkimushanke on saanut EU:lta 2,5 miljoonan euron rahoituksen. Erittäin kilpailtu ERC-rahoitus on suomalaistutkijalle jo viides.
Tuleva kubitti ei vaadi valmistusprosessin muutosta. Uusi prosessori syntyy tutuista materiaaleista. Myös kubitin rakenne on hyvin yksinkertainen.
”Yksinkertaisempi yleensä toimii varmemmin. Rakenteessa ei ole saarekkeita, jonne elektronit voisivat jäädä loukkuun, eikä kubitti reagoi herkästi esimerkiksi sähkökentän häiriöihin”, Möttönen sanoo.
Tärkein uudistus on aiempaa epäsäännöllisempi sähkön edestakainen liike eli epälineaarisuus.
”Juuri voimakkaamman epälineaarisuuden vuoksi uutta kubittia voi operoida nopeammin ilman, että se harhautuu nollasta ja ykkösestä väärille tasoille, kuten kakkoseksi tai kolmoseksi”, professori kuvailee.
Nykyisin käytössä oleva transmon-kubitti lipsahtaa Möttösen mukaan melko herkästi vääriin tiloihin, jos sitä yrittää operoida liian nopeasti.
Toisin kuin perinteisen tietokoneen bitti, joka voi saada arvokseen vain nollan tai ykkösen, kvanttitietokoneen kubitti voi saada molemmat arvot yhtä aikaa. Tämä niin kutsuttu superpositio on kvanttikoneiden suuren laskentapotentiaalin salaisuus.
Tavoitteena ylivertainen laskenta
ConceptQ-hankkeessa kehitetään myös matalassa lämpötilassa toimivaa elektroniikkaa. Sitäkin voidaan hyödyntää kvanttitietokoneissa.
”Elektroniikka integroidaan lähelle kubittia, jolloin tehon kulutus pienenee merkittävästi. Tulevaisuudessa kvanttiprosessorit ovat yhä suurempia, ja meidän kehittämämme elektroniikan ansiosta jokaiselle kubitille ei tarvitsisi vetää omaa ohjauskaapelia”, Möttönen sanoo.
Tiimi rakentaa myös kvanttialgoritmia, joiden avulla kvanttitietokoneiden laskentateho saadaan mahdollisimman hyvin hyödynnettyä. Vielä kvanttitietokoneiden teho ei yllä supertietokoneiden tasolle.
Hankkeella voi ajan myötä olla monia sovellusalueita muun muassa kvanttisensoreissa ja simulaattoreissa sekä kvanttitermodynamiikassa, tietoturvassa ja tekoälysovelluksissa.
”Matka tutkimuksesta kaupalliseen käyttöön riippuu paljolti siitä, mitä käyttöönotto vaatii. Jos kyseessä on vain uusi menetelmä, joka käyttää jo olemassa olevia kubitteja, se voi olla kaupallisessa käytössä jo vuoden sisällä keksinnöstä.”
(Kuva Mikko Raskinen/Aalto-yliopisto) Mikko Möttösen johtama kvanttilaskennan ja -laitteiden tutkimusryhmä on osa Suomen Akatemian kvanttiteknologian huippuyksikköä (QTF) ja kansallista kvantti-instituuttia.
Lue myös:
Suomalainen säteilyilmaisin etenee kvanttikoneisiin ja superpakastimiin
Suomalaiskeksinnöllä lisää tehoa kvanttitietokoneeseen
Tilaa Kemia-lehti loppuvuodeksi 2022 ja auta Ukrainaa!
- Tilaa itsellesi tai lahjaksi läheiselle – 66 euroa.
- Kannusta koululaista tai opiskelijaa lehtilahjalla – 44 euroa.
- Kiitä opettajaa ja lahjoita lehti kouluun – 18 euroa.
- Lahjoitamme puolet tilausmaksusta ukrainalaisten auttamiseen Pelastakaa Lapset ry:n kautta.
