Kvanttilaskennasta kasvua koko EU:n alueelle

Uusien digiteknologioiden kehittämiseen tarvittavat panostukset ovat niin suuria, että yksittäiset EU-maat eivät niihin yksin kykene. EU investoi uuden sukupolven teknologioihin vahvistaakseen Euroopan suvereniteettia ja kilpailukykyä.  

Digitalisaatio on muuttanut maailmaa hämmästyttävän paljon muutamassa vuosikymmenessä, ja nykyinen muutosvauhti on ennennäkemättömän nopea. Euroopan komission tavoitteena on valjastaa digitalisaatio palvelemaan niin ihmisiä kuin yrityksiä vuoteen 2030 mennessä. Digitalisaatio on myös toinen EU:n kärkistrategioista.

Tietokoneiden laskentatehon ja tiedon määrän lisääntyminen, uudet algoritmit ja tekniset ratkaisut ovat johtaneet useisiin teknologisiin läpimurtoihin viime vuosina. Supertietokoneet suorittavat laskutoimituksia miljoonia kertoja nopeammin kuin normaalikäytössä olevat tietokoneet ja nopeuttavat aineistojen käsittelyä valtavasti. Esimerkiksi koronaviruksen leviämistä mallinnettiin supertietokoneiden laskentatehon avulla. Lääketieteen ja terveydenhuollon lisäksi laskentatehoa käytetään myös esimerkiksi energia-alalla, ilmastotutkimuksessa, kyberturvallisuudessa ja tekoälyn parissa.

Euroopan unioni on tällä hetkellä supertietokoneiden edelläkävijä maailmanlaajuisesti. Unionin tehokkain supertietokone, Kajaanissa sijaitseva LUMI, auttaa tutkijoita etsimään ratkaisuja globaaleihin yhteiskunnallisiin haasteisiin, kuten ilmastonmuutoksen vaikutusten hillitsemiseen ja sään ääri-ilmiöiden ennakointiin. EU-rahoituksen saaneessa Destination Earth -hankkeessa LUMIn avulla maapallosta kehitetyn tarkan digitaalisen mallin avulla voidaan esimerkiksi seurata ja simuloida luonnonilmiöitä ja ennakoida toimenpiteitä myrskyjen, tulvien ja muiden äärimmäisten säätapahtumien varalta.

Osa EU:n supertietokoneiden kapasiteetista on kohdennettu yrityskäyttöön, sillä monen yrityksen tutkimus- ja tuotekehitys perustuu suuren datamäärän analysointiin ja tekoälyn soveltamiseen. Pääsy Euroopan supertietokoneinfrastruktuuriin puolestaan auttaa yrityksiä ohjaamaan tekoälyn kehitystä ja laajentamista vastuulliseen ja eurooppalaisten arvojen mukaiseen suuntaan. 

EU siirtyy kvanttiaikakauteen

Osana digitaalista siirtymää EU panostaa kvanttiteknologiaan eli kvanttifysiikan ilmiöiden soveltamiseen käytännössä. Kvanttiteknologian odotetaan mullistavan elämän tavoilla, joita ei vielä osata edes kuvitella. Kvanttiteknologia on myös yksi EU:n tärkeimpiä kehityskohteita ja yksi neljästä kriittisestä teknologiasta, joilla EU katsoo olevan mahdollisuus merkittävästi muuttaa yhteiskuntaa.

Kvanttiteknologiaa käytetään muun muassa kvanttitietokoneissa. Bittien eli ykkösten ja nollien sijaan kvanttitietokone laskee kubiteilla, jotka voivat olla ykkösen ja nollan yhtäaikainen sekoitus. Kvanttitietokoneet eivät kuitenkaan ole seuraavan polven supertietokoneita. ”Koneet ovat eri tavalla suorituskykyisiä, joten ne täydentävät toisiaan. Kvanttitietokoneen tehokkuus tulee siitä, että sillä pystytään ikään kuin rakentamaan algoritmi, joka on huomattavasti tehokkaampi kuin mikään algoritmi klassisella supertietokoneella. Kvanttitietokoneet soveltuvat esimerkiksi ongelmiin, joissa pienestä määrästä parametreja syntyy lähes ääretön määrä ratkaisuvaihtoehtoja ja joista pitää löytää paras ratkaisu”, sanoo tutkimuspäällikkö Pekka Pursula Teknologian tutkimuskeskus VTT:ltä. VTT on yksi Euroopan johtavista kvanttiteknologian tutkimuslaitoksista.

Kuluttaja hyötyy välillisesti

Kvanttiteknologian kehitys etenee tällä hetkellä huimaa vauhtia, eikä sen ennustaminen, mihin kaikkeen esimerkiksi kvanttitietokoneita voidaan tulevaisuudessa käyttää, ole helppoa. Koska kyseessä on erikoislaskin, kuluttajakäyttöön ne eivät kuitenkaan ole tulossa vielä pitkään aikaan, ja niiden kaupallinen hyödyntäminenkin on vielä vuosien päässä. Pekka Pursula kuitenkin uskoo, että kvanttiteknologia tulee muuttamaan yritysten toimintaedellytyksiä ja -ympäristöjä, ja ne, jotka osaavat ottaa uuden teknologian tehokkaasti käyttöön ensimmäisten joukossa, saavat siitä merkittävää kilpailuetua.

”Kvanttiteknologian avulla tutkijat ja yritykset pystyvät ratkaisemaan sellaisia laskutoimituksia, mihin ei aikaisemmin pystytty, ja esimerkiksi molekyylimallinnuksen avulla kehittämään uusia lääkkeitä tai materiaaleja ja logistiikan puolella optimoimaan kuljetuksia”, Pursula sanoo.

Erilaiset anturit voivat saada lisäpotkua kvanteista äärimmäisen herkkyyden ansiosta. Kvanttikommunikaatio puolestaan mahdollistaa täydellisesti salatun tietoliikenteen. Materiaali- ja prosessimallinnuksen ratkaisut auttavat yrityksiä myös vihreässä siirtymässä kohti ympäristöystävällisempiä prosesseja.

Yhteistyöllä EU pysyy mukana kvanttikisassa

Kvanttiteknologiaa kehitetään tällä hetkellä niin julkisella kuin yksityisellä puolella. Kriittiset teknologiat ovat myös suurvaltakilpailun areena. EU:n lisäksi teknologiaa kehittävät erityisesti sekä yhdysvaltalaiset teknologiajätit että Kiinan valtio. EU:n kvanttipolitiikka perustuu maiden väliseen yhteistyöhön.

”Yhteistyön tavoitteena on varmistaa, että teknologian kehityksessä EU on kärkijoukoissa ja nimenomaan EU:na eikä yksittäisinä valtioina ja toimijoina”, Pekka Pursula sanoo. Pursula muistuttaa, että esimerkiksi perinteisten tietokoneiden prosessoripuolelta ovat puuttuneet eurooppalaiset valmistajat ja että pilvipalveluiden osalta liiketoiminnan arvonluonti on keskittynyt suuriin yhdysvaltalaisiin yrityksiin. ”Kvanttiteknologiassa Euroopassa on onneksi erittäin hyvää osaamista ja yhteistyö antaa mahdollisuuden siihen, että Eurooppa nousisi tällä puolella voimatekijäksi.”

EU-rahoitus puolestaan takaa pitkän aikavälin tutkimus- ja kehitystyön ja auttaa yrityksiä ja tutkimuslaitoksia selviytymään korkeista aloituskustannuksista. Esimerkiksi VTT:llä on keskeinen rooli EU:n Qu-Pilot-hankkeen koordinaattorina. Hankkeeseen kuuluu sekä tutkimus- ja kehitysorganisaatioita että yrityksiä yhdeksästä maasta. Sen tavoitteena on vauhdittaa kvanttiteknologian kaupallistamista.

Edustuston sopimuskumppanin laatima artikkeli