Kajaaniin tulee kvanttikone, joka korjaa omat virheensä

Kajaanin Renforsin Rannassa, entisen paperitehtaan alueella, otetaan syksyllä 2027 käyttöön laite, jollaista Euroopassa ei vielä ole. CSC:n LUMI-tekoälytehdas kertoi torstaina, että suomalainen IQM toimittaa sinne LUMI-IQ-nimisen kvanttitietokoneen, joka on suunniteltu alusta asti loogisille kubiteille.

Kone rakennetaan kolmessa vaiheessa. Ensin Kajaaniin tuodaan IQM Halocene H4, jossa on 150 fyysistä kubittia ja ensimmäiset virheenkorjausominaisuudet. Vuonna 2028 järjestelmää päivitetään niin, että virheet korjataan reaaliajassa, ja vuonna 2029 tilalle tulee Halocene H5.

Lopputilassa LUMI-IQ pyörittää yhdeksää loogista kubittia. Luku kuulostaa vaatimattomalta, kun samaan aikaan puhutaan sadoista fyysisistä kubiteista. Ero on sanassa looginen.

Mikä ihmeen looginen kubitti?

Fyysinen kubitti on suprajohtava piiri, joka tekee virheitä jatkuvasti. Se menettää tilansa mikrosekunneissa, häiriintyy lämmöstä ja säteilystä ja antaa riittävän pitkässä laskennassa lähes varmasti väärän vastauksen. Kvanttilaskennan pullonkaulana on vuosia ollut kubittien luotettavuus, ei niiden lukumäärä.

Looginen kubitti on kikka tämän ympäri. Kymmeniä fyysisiä kubitteja niputetaan yhteen niin, että ne esittävät yhtä ainoaa laskennallista kubittia, ja ryhmä tarkkailee koko ajan itseään. Jos yksi jäsen lipsahtaa väärään tilaan, muut huomaavat sen ja korjaavat virheen lennossa. Vertaus arjesta: yksi kello voi käydä väärin kenenkään huomaamatta, mutta kymmenen vierekkäistä kelloa paljastaa heti sen, joka on eksynyt.

Hinta on karu. Yhdeksän loogisen kubitin ylläpitoon tarvitaan satoja fyysisiä kubitteja, ja siksi 150 kubitin kone on vasta lähtöruutu. Se selittää myös, miksi IQM puhuu vaiheista eikä yhdestä toimituksesta.

Miksi juuri Kajaani

Samassa konesalissa on jo LUMI, yksi Euroopan nopeimmista supertietokoneista, ja sen ympärille rakennettu LUMI-tekoälytehdas. Kajaanin vetovoima on proosallinen: halpaa vesivoimaa, kylmä ilma ja valmis teollisuuskiinteistö. AI Suomi kertoi aiemmin, miten paperiteollisuuden jäljille nousi laskentakeskittymä.

Kvanttikone ei tule viereen erillisenä näyttelyesineenä. Sen on määrä toimia LUMIn kiihdyttimenä: supertietokone hoitaa raskaan laskennan ja syöttää kvanttiprosessorille ne pienet osaongelmat, joissa siitä on hyötyä.

Hankkeen rahoittaa EuroHPC-yhteisyritys yhdessä Suomen, Tšekin, Norjan ja Puolan kanssa, ja neljä maata myös omistavat koneen. Omistaminen erottaa LUMI-IQ:n monista kvanttihankkeista, joissa laskentaa ostetaan pilvestä tuntihinnalla. Kaupan arvoa ei kerrota tiedotteissa.

Mitä tästä on tavalliselle yritykselle

Kvanttitietokone maksaa kymmeniä miljoonia, eikä yksikään suomalainen pk-yritys osta sellaista. Julkisesti rahoitettu kone tarkoittaa, että yritys pääsee kokeilemaan kvanttialgoritmeja ilman omaa laiteinvestointia. LUMI-tekoälytehtaan johtaja Pekka Manninen on perustellut hanketta juuri tällä: kasvuyritykset ja pk-yritykset saavat käyttöönsä infrastruktuurin ja asiantuntijatuen, joihin niillä ei muuten olisi varaa.

Käytännön hyötyjä odotetaan ensimmäisenä sieltä, missä lasketaan molekyylien käyttäytymistä: lääkekehityksestä, akkumateriaaleista ja katalyyteistä. Myös logistiikan ja energiaverkkojen optimointi on listalla. Aikataulu on kuitenkin pitkä. Yhdeksän loogista kubittia riittää algoritmien testaamiseen, ei tuotantokäyttöön.

Bisnesmielessä kauppa on IQM:lle iso referenssi. Espoolaisyhtiö listautui heinäkuussa ensimmäisenä eurooppalaisena kvanttiyhtiönä yhdysvaltalaiseen pörssiin, ja kotimainen EuroHPC-tilaus on juuri sitä näyttöä, jota listautuneelta laitevalmistajalta kysytään.

Mitä tämä ei ole

LUMI-IQ ei korvaa tekoälylaskentaa. Kielimallit koulutetaan jatkossakin grafiikkasuorittimilla, ja niiden nälkä kasvaa riippumatta siitä, mitä viereisessä kryostaatissa tapahtuu. Kvanttiprosessori on kapean ongelmajoukon erikoistyökalu, ei nopeampi tietokone.

Kone ei myöskään murra salausta. Nykyisen verkkoliikenteen salauksen purkamiseen tarvittaisiin miljoonia fyysisiä kubitteja, eli kolme kokoluokkaa enemmän kuin Kajaaniin on tulossa.

CSC:n kvanttiteknologioiden päällikkö Mikael Johansson sanoi heinäkuisessa tiedotteessa, että LUMI-IQ kehittyy vikasietoiseksi kvanttitietokoneeksi päivitysten sarjan kautta. Lause sisältää hankkeen koko riskin. Vuoden 2027 laitetoimitus on suoraviivaisin osa, ja vuoden 2028 ohjelmistopäivitys vähiten näyttävä, mutta juuri siinä ratkeaa, syntyykö reaaliaikainen virheenkorjaus oikeassa konesalissa vai laboratoriodemona. Sitä kannattaa seurata tarkemmin kuin kubittilukuja.