Ohjelmistokehitys

Kvanttivallankumous tulee, oletko valmis?

Immo Salo

Kvanttitietokoneet ovat esiintyneet pitkään haihatteluissa ja haaveissa, mutta nyt ne ovat täällä. Ensimmäiset häiriöherkät koneet pyörivät jo IT-jättien konesaleissa ja muutamia yksiköitä on suuren mediahuomion saattelemana myyty asiakkaille. Perusta teknologialle luotiin yli 100 vuotta sitten kvanttimekaniikan ihmeellisyyksien löydöksissä, mutta lähtölaukauksen kvanttitietokoneiden ympärille rakentuvalle hypelle ampui Google vuonna 2019 julistaessaan onnistuneensa suorittamaan kvanttikoneella laskentasuoritteen, jonka toistamisen perinteisellä tietokoneella väitettiin vievän jopa tuhansia vuosia.

Kubittien varassa tapahtuva laskenta nojaa niiden ominaisuuteen olla samanaikaisesti useassa tilassa, mitä kutsutaan superpositioksi. Kubitin havainnointi paljastaa, mikä tila mittaamisen hetkellä on, mutta ennen kuin mittausta suoritetaan, tiedetään superpositiossa olevasta kubitista vain todennäköisyysjakauma, mihin tilaan se superpositiosta mitattaessa keikahtaa. Kun bitillä voi olla vain yksi tila, 0 tai 1, niin superpositiossa olevalla kubitilla voidaan samanaikaisesti ilmaista kahta rinnakkaista tilaa. Niinpä jos 8 bitillä voidaan kerralla ilmaista joku 256 vaihtoehtoisesta tilasta, niin 8 kubitilla voidaan ilmaista nämä kaikki tilat samanaikaisesti. Kubittien määrän kasvaessa, kasvaa niiden ilmaisuvoima ja lopulta ylitetään raja, johon millään bittimäärällä olisi mahdollista päästä. Superposition lisäksi kubittien välille voidaan rakentaa lomittuneisuudeksi kutsuttuja tiloja, jolloin yhdelle kubitille suoritettu mittaus välittömästi johtaa superposition romahtamiseen myös lomittuneella kubitilla tai kubiteilla.

Mitä tämä käytännössä tarkoittaa? Valtavaa laskentapotentiaalin kasvua! Ensimmäisenä tämän ennustetaan hyödyttävän mm. rahoitusalaa, logistiikan ja tuotannon simulointeja sekä lääketieteen tuotekehitystä. Lisäksi mielenkiintoisia mahdollisuuksia on näköpiirissä tekoälykehityksen suunnalla. Koneoppimisen mallien kehitys ja kvanttilaskennan hyötyjen ulosmittaaminen niissä, on ehkä innostavin ja pitkällä aikavälillä järisyttävin sovellusalue. Tekoäly nykyisellään hyödyttää jo monia, mutta kvanttivetoinen tekoäly saattaa saada sen näyttämään naurettavalta puuhastelulta lähitulevaisuudessa.

Kvanttivallankumous nyt

Nyt vuonna 2021 on erinomainen hetki innostua aiheesta. Jos olet opiskelija, suosittelen vähintään suorittamaan muutaman verkkokurssin kvanttilaskennasta. Jos suunnittelet yrittäjyyttä, niin kasvuodotusten näkökulmasta kvanttimarkkinasta povataan valtavaa. Jos olet asiantuntija, niin tätä aihetta en sivuuttaisi, vaan selvittäisin, miten se liittyy osaamisalueeseesi. Jos olet päättäjä, niin nyt on hyvä hetki selvittää, miten kvanttikoneet tulevat vaikuttamaan omaan toimialaan ja ennen kaikkea mitä uusia mahdollisuuksia ne tarjoavat.

Tervetuloa myös Tieturin Kvanttiohjelmointi tutuksi -kurssille kuulemaan aiheesta lisää!

Muita Tieturin kursseja

Tietoa kirjoittajasta:
Immo Salo
Asiasanat: kvantti, kubit