Sabrina Maniscalco: “Kvanttiteknologian vallankumous on nurkan takana”

“Kvanttimekaniikan kehittäminen noin sata vuotta sitten johti niin sanottuun ensimmäiseen kvanttiteknologian vallankumoukseen ja mahdollisti esimerkiksi transistorien ja tietokoneiden kehittämisen. Tällä hetkellä odotamme jännityksellä toista vallankumousta, joka tulee lähivuosina järisyttämään yhteiskuntaamme samassa mittakaavassa.

Moni asia jokapäiväisessä elämässämme riippuu laskennan ja tiedon prosessoinnin nopeudesta. Kvanttitietokoneiden kehittämisen myötä laskentanopeus mullistuu. Käytännössä tämä poistaisi kaiken tiedonsiirtoon liittyvän odottelun elämästämme.

Laskentanopeuden tärkeys korostuu erityisesti tietoturva-asioissa: muita huonompi laskentateho ja -nopeus voivat olla vakava turvallisuusuhka, sillä niillä on tärkeä rooli esimerkiksi kyberhyökkäyksissä ja niitä vastaan suojautumisessa.

Tähän ongelmaan ja kvanttiteknologian kehittämisen tärkeyteen on herätty viime aikoina myös Euroopassa. Quantum Flagship on yksi Euroopan komission lippulaivahankkeista. Rahoitus mahdollistaa tutkimuslöydösten ja prototyyppien hyödyntämisen teollisesti ja auttaa meitä kuromaan väliä esimerkiksi Kiinaan ja Yhdysvaltoihin.”

Tutkimusryhmäni Turku Quantum Technology tutkii kvanttiteknologian teoriapohjaa. Kvanttilaitteissa on vielä paljon kehittämistä ennen kuin niistä saadaan tuottavia. Yksi tärkeimmistä haasteistamme on niin sanotun melun eli häiriön vähentäminen kvanttilaitteissa; häiriöt aiheuttavat tiedon häviämistä. Tutkimusaiheisiimme kuuluu myös kvanttialgoritmit, eli kvanttilaitteiden toimintaohjeet, jotka antavat niille edun tavallisten tietokoneiden laskentanopeuteen verrattaessa.

Kvanttitietokoneiden koko toimintaperiaate onkin täysin erilainen kuin perinteisissä tietokoneissa. Kvanttifysiikan ilmiöt ovat hyvin monimutkaisia ja usein maalaisjärjen vastaisia. Yksi esimerkki tästä on kvanttisuperpositio: superpositiossa oleva kohde on periaatteessa kahdessa paikassa samaan aikaan. Tämä on kuitenkin vain vertauskuva – kvanttifysiikan ilmiöitä on vaikea kuvata sanoin. Ainoa riittävä kieli niiden kuvaamiseen on matematiikka.”

Turku Quantum Technology -tutkimusryhmän johtaja, teoreettisen fysiikan professori Sabrina Maniscalco haluaisi lisää luovuutta tieteelliseentutkimukseen. Quantum Garden -installaatio on kaunis esimerkki taiteenja tieteen yhdistämisestä: interaktiivinen valotaideteos havainnollistaakvanttifysiikan keskeisiä ilmiöitä.

Hanna Oksanen