QMill kehittää lähitulevaisuuden kvanttialgoritmejä LUMI-supertietokoneella
QMill on suomalainen startup-yritys, joka kehittää teollisuuden hyötykäyttöön tarkoitettuja kvanttialgoritmeja lähitulevaisuuden eli 3-5 vuoden kehitystyön päässä olevien kvanttitietokoneiden käyttöön. Yritys hyödyntää LUMI-supertietokonetta algoritmien simulointiin ja vertailuun.
QMillin toiminnan painopiste on tällä hetkellä muutaman vuoden päässä: yritys pyrkii löytämään uusia, käyttökelpoisia algoritmeja tuleviin kvanttikoneisiin ja näin nopeuttamaan kvanttikoneista saatavaa hyötyä. QMill tavoittelee algoritmeillään muun muassa teollisuuden optimointiasiakkaita eri toimialoilta.
”Optimoinnilla pyritään aina kustannussäästöihin ja tehokkuuteen, mutta lisäksi haetaan ympäristöystävällisyyttä ja energian kustannuksien säästöjä. Kvanttitietokoneet ovat energiatehokkaita ja kuluttavat vähemmän sähköä kuin supertietokoneet”, QMillin teknologiajohtaja Ville Kotovirta sanoo.
Samalla QMill edistää kilpailukykyisen kvanttilaskentaekosysteemin syntymistä Suomeen, Kotovirta kertoo.
”Koko kvanttitoimiala kasvaa merkittävästi tulevaisuudessa, ja vahvimmat edelläkävijäyritykset saavat merkittävää kilpailuetua.”
Kotovirran lisäksi QMillin perustajajäsenet ovat toimitusjohtaja Hannu Kauppinen, Mikko Möttönen (Chief Scientist) ja Toni Annala (Chief Algorithm Engineer). Yhteensä Espoossa sijaitsevassa QMillissa työskentelee 14 henkilöä.
Kvanttitoimialalle kovat odotukset
Kvanttitoimialaan kohdistuu kovia odotuksia. Kvanttikoneiden odotetaan pystyvän ratkaisemaan erittäin monimutkaisia ongelmia, jotka ovat nykyisille supertietokoneille liian laajoja.
“Lähitulevaisuuden algoritmien avulla pyrimme ratkaisemaan esimerkiksi vaativia optimointiongelmia sekä deterministisiä laskentaongelmia liiketoiminnassa ja teollisuudessa. Tällaisia ongelmia voidaan todennäköisesti ratkaista paremmin kvanttimekaniikkaan perustuvan teknologian kuin klassisen laskennan, suurteholaskennan, keinoin”, sanoo Ville Kotovirta.
Kvanttilaskennassa ongelmia ratkotaan kubittien avulla. Kubittien vahvuus on siinä, että ollessaan virittyneessä ns. superpositiossa, ne voivat käydä kaikkia ongelman vastausvaihtoehtoja läpi samanaikaisesti. Tähän eivät supertietokoneet pysty.
“Kvanttikoneen käyttö liiketoiminnassa edellyttää sitä, että ongelman tulee olla ratkaistavissa selkeästi parhaiten kvanttitekniikalla. Lopulta tarve ja asiakas ratkaisevat ja valitsevat kuhunkin ongelmaan siihen parhaiten soveltuvan laskentatavan. On järkevää kehittää erilaisia laskentatapoja rinnakkain ja valita paras käyttötapauksen mukaan”, Kotovirta sanoo.
Toimivia kvanttikoneita on maailmassa vielä vähän, mutta koko kvanttilaskennan markkinan koko on arvioitu olevan noin miljardin euron verran.
Suomessa VTT:n ja IQM:n kehittämät kvanttikoneet – viisikubittinen suprajohtava kvanttikone Helmi ja uudempi 20-kubittinen kone – ovat olleet käytössä jo muutaman vuoden. Helmiä käytetään myös kvanttiohjelmistojen ja -algoritmien kehittämiseen kaupallisille projekteille. Se toimii CSC:n operoiman EuroHPC LUMI-supertietokoneen välityksellä. Linkki supertietokoneiden ja kvanttiteknologian välillä on vahva, koska supertietokoneilla pystytään simuloimaan todellisen kvanttikoneen toimintakykyä.
Seuraavaksi Suomessa odotetaan VTT:n ja IQM:n entistä tehokkaamman 50 kubitin kvanttikoneen valmistumista.
LUMI-supertietokoneella sujuvaa simulointia ja vertailua
“Haimme QMillille rahoitusta ja tukea toiminnan aloitukseen keväällä 2024. Kesällä käynnistimme yrityksen toiminnan. Saimme rahoitusta myös Business Finlandilta, joka suositteli meitä hakemaan lisäksi laskentatukea. Käytimme sen LUMI-laskentakapasiteettiin”, kertoo Kotovirta.
”Business Finlandin laskentatuki on suunnattu tukemaan tuotekehitysrahoitustamme. Sen avulla haluamme parantaa suomalaisten yritysten kansainvälistä kilpailukykyä ja nopeuttaa esimerkiksi kvanttilaskentaan ja koneoppimiseen pohjautuvien maailmanluokan tuotteiden ja palvelujen kehittämistä. Näemme, että johtavien yritysten tuotekehitys siirtyy pikkuhiljaa yhä laajemmin laskennalliseksi. Tämä vaatii myös yrityksiltä uutta osaamista. Lisäämme tuotekehitysrahoitukseemme laskentatukea pk-yrityksille, jos ne ratkaisevat ongelmia, joissa LUMIn suuresta laskentatehosta on hyötyä”, sanoo Business Finlandin Outi Keski-Äijö, Head of Quantum Computing Campaign.
QMillin perustajilla oli aiempaa kokemusta supertietokoneista ja yhteistyöstä CSC:n kanssa.
”Pääsimme käyttämään LUMIa syksyllä 2024. CSC:n käyttöohjeistus oli meistä hyvä, ja tukitiimin kanssa käydyt keskustelut auttoivat meitä merkittävästi projektin jouhevassa käynnistyksessä”, Kotovirta sanoo.
“Testaamme LUMIlla toimivatko kvanttipiirimme oikein ja tehokkaasti sekä miten ne skaalautuvat, kun kasvatamme kubittien määrää. Käytämme LUMIa myös algoritmien vertailuun eli selvitämme, miten hyvin ongelma ratkeaa klassisten algoritmien avulla supertietokoneella verrattuna kvanttialgoritmiin”, Kotovirta jatkaa.
Testaamme LUMIlla toimivatko kvanttipiirimme oikein ja tehokkaasti sekä miten ne skaalautuvat. Käytämme LUMIa myös algoritmien vertailuun eli selvitämme, miten hyvin ongelma ratkeaa supertietokoneella verrattuna kvanttialgoritmiin.
Ville Kotovirta, QMill
QMillissä halutaan jatkaa LUMIn käyttöä.
“Etsimme jatkuvasti algoritmi-ideoita ja todennamme niitä matemaattisesti, simuloimalla ja sen jälkeen laskemalla oikeilla kvanttitietokoneilla. Teemme myös vertailua klassisen laskennan kanssa koko ajan”, Kotovirta kuvailee kehitysprosessia.
“Tavoitteena meillä on noin kolmen vuoden kuluttua päästä validoimaan ensimmäinen hyödyllinen kvanttialgoritmi. Vertaamme algoritmiä kaikkiin parhaisiin suurteholaskennnan algoritmeihin ja toivomme, että se toimii paremmin kuin mikään niistä. Aika näyttää, onko meillä kolmen vuoden päässä toimivaa kvanttikonetta käytössämme osoittamaan tulokset”, Kotovirta sanoo.
”CSC:lle on tärkeää ymmärtää teollisten kvanttiprojektien T&K-tarpeet. Tässä suhteessa yhteistyö QMillin kanssa on antanut meille arvokasta kokemusta tulevaisuutta varten”, sanoo Dan Still, CSC:n kumppanuuspäällikkö.
Suomessa teollisuusyritykset vielä varovaisia
Kvanttilaskentamarkkinoita kuvaillessaan Kotovirta arvioi, että tällä hetkellä ollaan harjoitteluvaiheessa.
“Nyt opetellaan simuloimaan, rakentamaan, käyttämään ja ohjelmoimaan kvanttikoneita. Suomessa teollisuusyritykset ovat olleet ehkä vähän varovaisia. Maailmalla isot yritykset ovat kilvan harjoittelemassa kvanttilaskentaa”, hän sanoo.
”Meillä Suomessa on vahvaa osaamista kvanttilaskennasta esimerkiksi VTT:n, IQM:n, CSC:n ja niiden kehittäjäkumppaneiden ansiosta. Alamme tavoitteena voisikin olla, että tekisimme jatkossa entistä enemmän yhteistyötä Suomessa ja kehittäisimme vahvan ekosysteemin, joka houkuttelisi myös kansainvälistä osaamista ja työvoimaa Espooseen, ’Suomen kvanttipiilaaksoon’. Kun laskentavälineet ovat käyttövalmiita ja toimialalle alkaa virrata investointeja, meidän pitää olla valmiina”, Kotovirta jatkaa.
Lue lisää
- LUMI-supertietokoneen yrityskäytöstä
Suurteholaskentaa yrityksille -osiosta
Dan Still
Dan Still vastaa teollisten kumppanuuksien ja verkostojen rakentamisesta, teollisen HPC käytön tehostamiseksi.
