Eurooppa puuttuu pörssin kvanttikärjestä

Maailmassa on 11 pörssilistattua kvanttilaskentayhtiötä. Yksikään niistä ei ole eurooppalainen. Ranskan tilintarkastustuomioistuimen tällä viikolla julkaisema arvio tiivistää tutun ongelman: Euroopassa on vahvaa tutkimusta, mutta heikko kyky muuttaa se teollisuudeksi. Etumatka Yhdysvaltoihin ja Kiinaan kasvaa. Ranskan Cour des comptes kutsui kvanttiteknologiaa "merkittäväksi suvereniteettikysymykseksi" ja arvioi maan aseman yhä "hauraaksi" (Le Figaro).

Arvio ei väitä, että ranskalainen tiede olisi epäonnistunut. Ongelma on muualla: valtioiden pitäisi toimia ensimmäisinä asiakkaina, jotta startupit saavat liikevaihtoa; tuotantolinjojen pitäisi oppia valmistamaan komponentteja sarjassa; ja kasvurahoitusta pitäisi riittää vuosiksi prototyypin ja tuotteen välissä. Ne ovat vähemmän näyttäviä asioita kuin tutkimusläpimurrot, mutta juuri ne ratkaisevat, syntyykö teknologiasta teollisuutta.

Kolme kilpailua, yksi kiireellinen

Kvanttiteknologia tarkoittaa käytännössä kolmea eri kilpailua. Kvanttilaskenta käyttää hiukkastason ilmiöitä ongelmiin, jotka ovat tavanomaisille tietokoneille liian raskaita. Laitteet ovat silti yhä lähempänä huoneen kokoisia prototyyppejä kuin käyttökelpoisia tuotteita. Tutkijat yrittävät saada herkät kvanttitilat pysymään vakaina tarpeeksi pitkään, jotta niillä voi tehdä hyödyllistä laskentaa.

Kvanttisensorit antavat koneille poikkeuksellisen tarkan sisäisen mittarin liikkeen seuraamiseen silloin, kun GPS-signaalia häiritään. Siksi niillä on merkitystä sotilasnavigoinnissa ja meriliikenteessä (GMV). Kvanttiviestintä taas toimii kuin sinetöity kirjekuori: jos kvanttisalattua signaalia yritetään siepata, signaali muuttuu ja salakuuntelu voidaan havaita.

Kaikki kolme ovat tärkeitä, mutta lähin määräaika koskee ohjelmistoja ja salausta. Nykyinen salaus on lukko, joka toimii nyt. Riittävän vahva kvanttitietokone voisi myöhemmin olla yleisavain. Siksi vastustajat voivat kerätä salattua dataa jo tänään ja yrittää murtaa sen myöhemmin, kun laskentateho riittää.

Tämän uhan vuoksi Yhdysvaltain standardointilaitos NIST julkaisi vuonna 2024 kolme ensimmäistä postkvanttisalauksen standardia (NIST). Postkvanttisalauksella tarkoitetaan salausmenetelmiä, jotka toimivat nykyisissä puhelimissa ja palvelimissa mutta kestävät myös tulevia kvanttihyökkäyksiä. Pankit, pilvipalvelut ja teleoperaattorit siirtävät järjestelmiään jo tähän matematiikkaan. Tässä kilpailussa ei rakenneta kvanttitietokonetta, vaan suojaudutaan sitä vastaan.

Vahvoja keskittymiä, ei omaa ketjua

Julkistetut investoinnit näyttävät mittakaavaeron. Kiina on sitoutunut noin 15,3 mrd. dollarin rahoitukseen ja Yhdysvallat 3,8 mrd. dollariin (CSIS). Emmanuel Macron lisäsi Ranskan julkista rahoitusta 1 mrd. eurolla vuosille 2026–2030, mikä nostaa maan vuosikymmenen kokonaissumman yli 3 mrd. euroon (Journal du Progressiste). Alankomaat sijoitti 615 milj. euroa kansallisesta kasvurahastostaan Quantum Delta NL -ohjelmaan (Nationaal Groeifonds). Saksassa DLR:n Quantum Computing Initiative kattaa 80 sovellushanketta (DLR QCI).

Euroopalla on siis osia. Alankomaissa toimii QuTech, Delftin teknillisen yliopiston ja TNO:n tutkimuskeskus (QuTech), sekä ASML, joka on ainoa äärimmäisen ultraviolettilitografian järjestelmien toimittaja. Niillä painetaan kehittyneiden sirujen pienimmät rakenteet (ASML). Belgiassa imec kehittää kvanttiprosessoreita nykyisten puolijohdetehtaiden valmistusmenetelmillä (imec). Ranska ja Saksa sopivat hiljattain ministerikokouksessa yhteistyön syventämisestä kvanttiteknologiassa, tekoälyssä, avaruudessa ja fuusiossa (deutschland.de).

Myös puuttuvaa rakennetta alkaa syntyä. Ranskalaisen Pasqalin johtama Q-PLANET on yhteinen koetuotantolinja, jossa laboratoriotason kvanttisiruja opetetaan valmistettaviksi toistettavasti. Mukana on 28 kumppania 11 jäsenmaasta (Servola). Deutsche Telekom koordinoi PETRUS2-hanketta, jossa rakennetaan eurooppalaisia kvanttiturvallisia viestintäverkkoja (Telekom).

Aikataulu riippuu nyt Ranskan, Saksan, Euroopan komission ja kansallisten puolustushankkijoiden päätöksistä seuraavien kahden tai kolmen vuoden aikana. Laajamittainen kvanttilaskenta, joka muuttaisi yritysten työprosesseja, on yhä teknisesti epävarmaa ja vuosien päässä. Julkistettu rahoitus ei vielä tarkoita käyttöönottoa.

Selvää on, että Euroopan suojatut viestintäjärjestelmät, finanssiverkot ja puolustuksen tietoliikenne tarvitsevat kvanttihyökkäyksiä kestävän salauksen tällä vuosikymmenellä. Maat, jotka hallitsevat laitteistoja, komponentteja ja standardeja, saavat pysyvää neuvotteluvoimaa suhteessa niihin, jotka ostavat teknologian muualta. Ranskan tarkastajat ovat nimenneet ongelman. Kilpailu ratkaistaan tuotantolinjoilla, sirutehtaissa ja hankintasopimuksissa, ei laboratorioissa.