Kiinan kvanttiteknologia siirtyy laboratorioista käytännön sovelluksiin

Kiinan kvanttiteknologian kehitystä kuvaa parhaiten siirtymä yksittäisistä ”kvanttiedun” demonstraatioista kohti käyttöön soveltuvia järjestelmiä, klassisen laskennan kanssa toimivia työnkulkuja ja asiakkaille tarjottavia palveluja. Kvanttiviestintä ja kvanttisensorit ovat tällä tiellä pisimmällä. Kvanttilaskenta puolestaan alkaa tuottaa rajattuja, vertailuissa mitattavia hyötyjä, kun sitä käytetään yhdessä perinteisen laskennan kanssa – vaikka vikasietoiset kvanttitietokoneet ovat vielä vuosien päässä.

Sääennusteista aurinkoenergiaan

Fudanin yliopiston ja Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston (USTC) yhteistyössä on raportoitu, että kvanttikoneoppiminen voi päihittää suuret klassiset neuroverkot todellisiin kaupunkien lämpötila- ja kosteusaikasarjoihin perustuvissa ennusteissa. Menetelmää kehitetään myös operatiiviseen meteorologiaan, kuten rankkasateiden ja taifuunien ennustamiseen.

Kvanttilaskentaa on sovellettu myös aurinkosähkön tuotannon ennustamiseen. Raportoidusti ennustetarkkuus on parantunut noin 5 prosenttia, mikä voisi vähentää aurinkovoiman vuosittaista rajoittamista useilla miljoonilla kilowattitunneilla. Esimerkki on olennainen, koska siinä algoritminen parannus yhdistyy suoraan sähköverkon taloudelliseen hyötyyn.

Lääkekehityksessä lupaavia, mutta varhaisia tuloksia

Origin Quantum ja USTC ovat toteuttaneet kvanttitehostetun graafineuroverkon kiinalaisella, suprajohtavalla Origin Wukong -kvanttitietokoneella. Raportoiduissa vertailuissa HIV:n viruslääkkeiden seulonnan tarkkuus nousi 73 prosentista 97 prosenttiin ja Alzheimerin taudin lääkkeiden ennustamisessa 64 prosentista 70 prosenttiin.

Tulokset ovat lupaavia laskennallisen seulonnan kannalta, mutta ne eivät tarkoita, että kvanttitietokone olisi tuottanut kliinisesti hyväksytyn lääkkeen. Laboratoriokokeet, turvallisuusarvioinnit ja kliiniset tutkimukset ovat edelleen välttämättömiä.

Kvanttiviestintä on kaupallistamisen kärjessä

Kiinan kypsin kvanttiteknologian kaupallinen haara on turvallinen viestintä. Maa on rakentanut yli 10 000 kilometrin mittaisen operaattoritason kvanttiviestintäverkon, jonka tavoitteena on siirtyä teknologiademonstraatioista luotettavaan, jatkuvasti ylläpidettävään infrastruktuuriin.

Kaupunkien kvanttiviestintäverkkoja on otettu käyttöön yli 40 kaupungissa. China Telecom Quantum Group on lisäksi tarjonnut kvanttiavainten jakeluun (QKD) perustuvia suojattuja puheluja kuluttajille ja organisaatioille. Yhtiön ilmoittamien lukujen mukaan palvelulla on yli 7 miljoonaa käyttäjää ja 5 000 organisaatioasiakasta.

QKD:n merkityksestä on kuitenkin syytä olla täsmällinen: se suojaa salausavainten vaihtoa, mutta ei tee automaattisesti kaikista viestintäjärjestelmän osista turvallisia.

Kvanttisensorit voivat päästä käyttöön ennen kvanttitietokoneita

CIQTEKin kvantti-spin-magnetometriin perustuva magnetokardiografiajärjestelmä on suunniteltu nopeaan ja kajoamattomaan sydän- ja verisuoniston seulontaan. Se kuvastaa kvanttiteknologian kaupallistamisen käytännön realiteettia: sensorit voivat saavuttaa hyödyllisen käyttökohteen ennen yleiskäyttöisiä kvanttitietokoneita, koska ne ratkaisevat tarkasti rajattuja mittausongelmia eivätkä vaadi suurta virheenkorjattua kvanttiprosessoria.

Hybridimalli korvaa vastakkainasettelun

Hefein hybridikeskus yhdistää suurteholaskennan supertietokoneen, kaksi suprajohtavaa kvanttitietokonetta ja yhden ioniloukkuihin perustuvan kvanttitietokoneen. Rakenne kuvaa lähivuosien työnjakoa: klassiset järjestelmät vastaavat edelleen datan valmistelusta, ohjauksesta, virheiden lieventämisestä, optimoinnista ja valtaosasta laskennasta. Kvanttiprosessoreita käytetään erikoistuneina kiihdyttiminä tiettyihin osatehtäviin.

Koska täysin vikasietoiset kvanttitietokoneet ovat yhä vuosien päässä, klassisten supertietokoneiden korvaaminen ei ole uskottava lyhyen aikavälin tavoite. Käytännössä kyse on pikemminkin työnjaosta kuin siitä, että kvanttikoneet syrjäyttäisivät nykyisen laskentainfrastruktuurin.

Hefei yhdistää tutkimuksen, yritykset ja julkisen tuen

Hefeihin on kehittynyt yli sadan kvanttiteknologiaan liittyvän yrityksen ekosysteemi. Siinä yliopistot, kansalliset laboratoriot, laitevalmistajat, teleoperaattorit ja sovellusten käyttäjät toimivat samassa kokonaisuudessa.

Anhuin maakunta järjestää tiettävästi kokeiluja sadoissa käytännön sovelluskohteissa ja suunnittelee 10 miljardin yuanin kvanttirahastoa. Tällainen tuki voi pienentää uuden teknologian pilotointiin liittyviä kustannuksia ja riskejä aikana, jolloin laajamittaiset markkinat ovat vielä kehittymässä.

Riippumattomissa analyyseissa Kiinan kaupallisen kvanttiviestinnän katsotaan olevan selvästi kypsempää kuin kvanttilaskennan ja kvanttisensoreiden. Samalla alan läheinen yhteys valtion rahoitukseen ja strategisiin tavoitteisiin on tärkeä osa kokonaiskuvaa.

Teknologiaa viedään myös ulkomaille

Kiinalaiset yritykset pyrkivät viemään ulkomaille laitteita ja osaamista, eivät vain tutkimusjulkaisuja. Origin Quantum on tavoitellut kansainvälisiä toimituksia, ja Thaimaan suunnitelma maan ensimmäisestä ioniloukkuihin perustuvasta kvanttitietokoneesta viittaa kysyntään, joka liittyy ulkomaiseen käyttöönottoon, koulutukseen, pilvipalveluihin ja paikalliseen sovelluskehitykseen.

Kansainvälistyminen ei kuitenkaan etene rajoituksetta. Vientivalvonta ja geopoliittiset jännitteet voivat rajata markkinoita ja vaikeuttaa toimitusketjuja.

Arvo ratkaisee, ei pelkkä teknologinen temppu

Kaupallinen peruskysymys on muuttumassa. Enää ei riitä kysyä, pystyykö laite osoittamaan jonkin kvantti-ilmiön. Olennaisempaa on selvittää, parantaako se sääennustetta, vähentääkö se energiahukkaa, auttaa lääkekandidaattien priorisoinnissa, suojaako se viestintäpalvelua, nopeuttaako se lääketieteellistä seulontaa tai synnyttääkö se toimivan asiakasratkaisun.

Näyttö on tällä hetkellä vahvinta kvanttiviestinnässä ja kvanttisensoreissa. Kvanttilaskennan tulokset ovat todellisia mutta sovelluskohtaisia, hybridisiä ja riippuvaisia huolellisesta vertailusta vahvoihin klassisiin menetelmiin. Kiinan kehitys kertoo siten ennen kaikkea siitä, että kvanttiteknologian onnistumista mitataan yhä useammin taloudellisella ja yhteiskunnallisella hyödystä – ei vain sillä, toimiiko laite laboratoriossa.