Eurooppa ottaa seuraavan askeleen kvanttilaskennan teollistamisessa, kun puolijohdepohjaisiin spin-kubitteihin keskittyvä SPINS-pilottilinja on käynnistetty. Leuvenista mikroelektroniikan tutkimus IMECistä johdettava hanke kokoaa 25 tutkimus- ja teollisuustoimijaa rakentamaan polkua, jossa kvanttisiruja ei enää vain tutkita laboratoriossa, vaan valmistetaan hallitusti puolijohdeteollisuuden prosesseilla.
SPINS on yksi kuudesta EU:n kvanttipilottilinjasta, joilla pyritään kattamaan koko teknologinen kenttä. Taustalla on selkeä strategia: vielä ei tiedetä, mikä kubittiteknologia lopulta skaalautuu teolliseksi kvanttitietokoneeksi, joten kehitystä viedään rinnakkain usealla fysikaalisella toteutuksella.
Puolijohdepohjaisissa spin-kubiteissa informaatio koodataan yksittäisen elektronin spiniin piipohjaisessa rakenteessa. Lähestymistavan suurin etu on yhteensopivuus nykyisen CMOS-valmistuksen kanssa, mikä avaa mahdollisuuden erittäin tiheään integraatioon – käytännössä kvanttiprosessori voisi muistuttaa tulevaisuudessa tavallista sirua.
SPINSin rinnalla EU rakentaa viittä muuta pilottilinjaa, joista kukin edustaa erilaista kvanttifysiikan toteutusta:
Suprajohtaviin kubitteihin keskittyvä SUPREME, jota koordinoi VTT Technical Research Centre of Finland, on teknologisesti pisimmällä. Kubitit perustuvat Josephson-liitoksiin ja toimivat erittäin matalissa lämpötiloissa. Tämä on nykyisin yleisin lähestymistapa, jota hyödyntää myös IQM.
Fotoniikkaan pohjautuva P4Q, jota vetää University of Twente, käyttää valon kvanttitiloja informaation käsittelyyn. Sen etuna on mahdollisuus toimia jopa huoneenlämmössä, ja se soveltuu erityisesti kvanttiviestintään ja verkottuneisiin järjestelmiin.
Ioniloukkuihin keskittyvä CHAMP-ION, koordinaattorinaan Silicon Austria Labs, hyödyntää yksittäisiä ioneja sähkömagneettisissa ansoissa. Teknologia tarjoaa erittäin korkean tarkkuuden, mutta sen skaalaaminen suuriin järjestelmiin on haastavaa.
Timanttipohjainen DIREQT, jota vetää CNR, perustuu timantin virheisiin eli NV-keskuksiin. Tämä lähestymistapa on erityisen vahva kvanttisensoinnissa, mutta kvanttilaskennan skaalaus on vielä avoin kysymys.
Neutraaleihin atomeihin perustuva Q PLANET, jota koordinoi Pasqal, käyttää laserilla ansattuja atomiryhmiä. Se tarjoaa luonnollisen tavan rakentaa kaksi- ja kolmiulotteisia kubittiverkkoja, mutta vaatii monimutkaista optista ohjausta.
Kaikkia kuutta pilottilinjaa yhdistää sama tavoite: siirtää kvanttiteknologia tutkimuslaboratorioista kohti toistettavaa ja skaalautuvaa valmistusta. Käytännössä tämä tarkoittaa prosessien vakiointia, moniprojektikiekkoja (MPW) ja kvanttisuunnittelun työkalujen (PDK) kehittämistä – samoja elementtejä, joille nykyinen puolijohdeteollisuus rakentuu.
SPINSin käynnistyminen alleviivaa erityisesti yhtä suuntaa: jos kvanttilaskenta joskus skaalautuu laajamittaiseksi teknologiaksi, sen on todennäköisesti tapahduttava sirutasolla.
– Haluamme olla tekoälyn hyödyntämisen edelläkävijöitä, ja se vaatii luottamuksen rakentamista asiakkaiden suuntaan. Pelkkä yrityksen oma lupaus ei enää riitä, sanoo Julius Manni. Vincit on saanut ensimmäisenä Suomessa akkreditoidun ISO/IEC 42001 -sertifikaatin.
