Kvanttiteknologiayritys IQM pyrkii alansa markkinajohtajaksi Euroopassa. Yrityksen vahvuuksia ovat tuotekehitysosaaminen, huipputeknologia sekä kasvava patenttisalkku, jota Papula-Nevinpat auttaa suojaamaan.
Perinteisen tietokoneen toiminta perustuu binäärinumeroista eli biteistä muodostuviin jonoihin. Bitti on informaation yksikkö, jota merkitään luvuilla 0 ja 1, ja näitä lukuja järjestellään eri tavoin. Bitit ovat aina joko nollia tai ykkösiä – ne eivät voi olla kumpaakin yhtä aikaa.
Tämän informaatiotieteen perusperiaatteen kvanttitietokoneet ovat muuttaneet. Kvanttilaskennassa informaation perusyksikkö on kubitti, ja se voi olla sekä yksi että nolla yhtä aikaa. Kvanttitietokone hyödyntää kubittien superpositiota ja lomittumista, jotka ovat kvanttimekaanisia ominaisuuksia, ja muuttaa kubittien tilaa jatkuvasti, jolloin se voi suorittaa laskutoimituksia ja simulaatioita paljon tehokkaammin kuin tavalliset tietokoneet.
“Kvanttitietokone on tehokas simulointikone,” sanoo Inés de Vega, IQM:n IPR-johtaja. “Se pystyy simuloimaan ja optimoimaan monentyyppisiä prosesseja, jotka voivat liittyä esimerkiksi lääkekehitykseen, hiilidioksidin talteenottoon, liikenteen optimoimiseen tai rahoitusvälineiden hinnoitteluun.”
Kuten monen muunkin kvanttiteknologiayrityksen, myös IQM:n juuret ovat yliopistomaailmassa ja julkisrahoitteisessa tutkimuksessa. Moni yrityksen perustajista ja osa sen työntekijöistä on ollut mukana Aalto-yliopiston kvanttilaskennan tutkimusryhmässä. Tänä päivänä IQM:llä on 60 alan huippuosaajaa yrityksen Helsingin ja Münchenin toimistoissa.
“Maailmassa on suhteellisen vähän kvanttilaskennan osaajia, mutta me olemme onnistuneet rekrytoimaan todellisen huipputiimin,” kertoo yksi IQM:n perustajista ja yrityksen operatiivinen johtaja Juha Vartiainen. “Tavoitteenamme on rakentaa yleiseurooppalainen kvanttiteknologiayritys ja tehdä yhteistyötä yliopistojen ja tutkimusryhmien kanssa kaikkialla Euroopassa. Ensimmäiset asiakkaamme ovat olleet eri maiden hallituksia ja kansallisia tutkimusorganisaatioita, joten työhömme liittyy paljon teknisiä ja liiketoiminnallisia kompleksisuustekijöitä.”
Koska kvanttitietokoneet voivat olla erittäin tehokkaita, niihin liittyvää teknologiaa on perinteisesti säännelty valtioiden taholta. Esimerkiksi Yhdysvalloissa jotkut kvanttiteknologiayritykset ovat kohdanneet rajoituksia kvanttilaitteistojen viennissä ja saavat tarjota teknologiaansa vain pilvipalveluna. Kvanttitietokone voisi murtaa vaikkapa salauskoodeja, mikä taas vaikuttaisi internetliikenteeseen ja saattaisi aiheuttaa vakavia häiriöitä älyteknologioissa, jotka ovat tulleet yhä olennaisemmaksi osaksi meidän kaikkien elämää. Siksi alaan on kuulunut tiivis yhteistyö julkisen ja yksityisen sektorin välillä.
”IQM:lle on kertynyt tuotekehitysomaisuutta yli kymmenen vuoden ajalta Aalto-yliopistosta ja VTT:ltä. Tärkein osa siitä on suojattu patenttihakemuksilla. Nämä teknologiat mahdollistavat meille kvanttiedun saavuttamisen nopeammin,” kertoo Kuan Yen Tan, IQM:n teknologiajohtaja ja yksi yrityksen perustajista. “Tämä korostaa tuotekehityksen ja IPR:n suojaamisen merkitystä tällaisen korkean teknologian alan arvovaluuttana.”
IQM erottuu muista kvanttitietokoneiden valmistajista muun muassa kehittämällä sovelluskohtaisia prosessoreita erilaisiin käyttökohteisiin ja eri aloille.
Esimerkiksi kemian alalla tämä tarkoittaa, että kvanttitietokoneen avulla pystytään simuloimaan ilmiöitä, joista voi olla apua lääkekehityksessä tai uusien materiaalien ja niiden valmistusprosessien kehittämisessä. Itseohjautuvien ajoneuvojen kannalta oleellinen ajoreitin valinta on myös nousemassa tärkeäksi alueeksi. Lisäksi kvanttilaskentaa voidaan soveltaa rahoitusalalla, jossa siitä on apua osakesalkun optimoinnissa ja ennusteiden laatimisessa.
“Suoraviivaisimmat kvanttilaskennan sovellukset koskevat selkeisiin kvanttimekaanisiin ilmiöihin perustuvien järjestelmien simuloimista ja ongelmien ratkaisemista, kuten molekyylin tasapainotilan löytämistä,” sanoo de Vega. “Nykyään kuitenkin tiedetään, että kvanttitietokoneet ovat erittäin hyviä simuloimaan myös klassisia järjestelmiä ja prosesseja.”
“Otetaan esimerkiksi Black-Scholes-hinnoittelumalli. Vaikka sen kuvaama prosessi ei olekaan itsessään kvanttimekaaninen, yhtälön simuloiminen voi olla paljon tehokkaampaa kvanttitietokoneella kuin perinteisellä tietokoneella,” hän selittää.
“Toinen esimerkki on täydellisen verkon mallintaminen aurinkokennoille niin, että saadaan optimoitua auringonvalo ja samalla otettua huomioon, että energia pitää kuljettaa ja varastoida. Tähänkään optimointimalliin ei liity kvanttimekaanisia ilmiöitä, mutta se voidaan kuvata erittäin tehokkaasti kvanttitietokoneiden avulla.”
Kvanttitietokoneen sisäosat. Kuva: IQM
Itse tietokoneet ovat äärettömän herkkiä, ja niitä on käytettävä tarkasti hallituissa olosuhteissa. Ilman kunnollista suojausta esimerkiksi samassa huoneessa olevat ihmiset, huonekalujen siirteleminen tai vaikkapa maan alla kulkeva juna voivat aiheuttaa häiriöitä tietokoneisiin.
Kvanttitilan säilymiseksi kubittien lämpötila on pidettävä mahdollisimman lähellä absoluuttista nollapistettä eli 0 kelviniä, joka on -273 celsiusastetta. Tämä tapahtuu sijoittamalla ne kryostaattiin, joka jäähdyttää koko piirin. Matala lämpötila on olennainen myös kvanttipiirien toiminnan edellytyksenä olevan suprajohtavuuden kannalta.
“Tietokoneen johdot aiheuttavat kubitteja häiritsevää lämpökohinaa, joten lukusignaalit on annettava ulkopuolelta hyvin varovasti, että kubitit eivät lämpene. Niiden on oltava ultrakylmässä lämpötilassa, jotta ne toimisivat kvanttimekaanisesti,” kertoo de Vega. “Jo puolikin astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella vaarantaisi koneen toiminnan.”
Koska ala on vasta hiljattain syntynyt yliopistomaailmasta, sen teollisoikeus- eli IPR-ympäristö on suhteellisen rauhallinen. Vielä ei ole nähty pitkiä patenttiriitoja kuten läheisillä tekniikan aloilla. Kvanttiteknologia-alan yritykset ovat enemmänkin odottavalla kannalla tehden patenttihakemuksia ja luoden itselleen kaikessa hiljaisuudessa IPR:ää, samalla kun ala kasvaa kaikkien yhteiseksi eduksi.
IQM:n yhteyshenkilö Papula-Nevinpatissa on eurooppapatenttiasiamies Matti Brax. Hänellä on fysiikan korkeakoulututkinto ja yli 25 vuoden kokemus patenttialalta.
“Tämä on erittäin kansainvälinen tekniikan ala,” sanoo Brax. “Kun IQM:n kaltainen yritys hakee patentteja, se on tehtävä paljon laajemmin ja useammassa eri maassa kuin joidenkin muiden asiakkaidemme.”
“Tällä hetkellä alalla on nähtävissä, että yritykset tekevät patenttihakemuksia aivan perustason teknisiä periaatteita koskevista keksinnöistä ja pyrkivät varaamaan ne itselleen niin laajasti kuin mahdollista,” hän sanoo. “Hyvän patenttiasiamiehen pitäisi aina koettaa laajentaa patenttihakemuksen suojapiiriä niin, että se sisältää tietyn keksinnön taustalla olevan yleisen periaatteen.”
Yksi alan IPR-haasteista on se, että aikaisemmin patentoitua tekniikkaa on hyvin vähän. Yleensä hakemusta tutkittaessa sitä verrataan alalla entuudestaan tunnettuun tekniikkaan, jotta oikea suojapiiri voidaan määrittää. Tämä ei kuitenkaan ole aina mahdollista kvanttiteknologiapatenttien kohdalla, koska IPR-ympäristö on niin uusi.
“Suurin osa tämän alan merkittävimmistä keksinnöistä on tehty viimeisten viiden vuoden aikana, mikä on tyypillisesti se aika, jonka verran patentin saaminen kestää,” selittää Brax. “Tämän lisäksi jokainen maailman patenttihakemus pidetään salaisena 18 kuukauden ajan sen tekemispäivästä, joten tällä hetkellä kukaan alan toimijoista ei tiedä paljoakaan siitä, mitä muut puuhaavat.”
“Tässä vaiheessa alalla ollaan vasta kasvamassa ja oppimassa, kun kaikki kvanttiteknologiayritykset pyrkivät säilyttämään itsellään niin paljon teknologista vapautta ja tilaa kuin mahdollista,” hän sanoo. “Kukaan ei vielä tiedä, mitkä patentit tulevat olemaan tämän alan rahakkaimpia, joten kaikki yritykset investoivat niin laajasti kuin voivat. Sitten kun arvokkain aineeton omaisuus löytyy, meno muuttuu kyllä jännittäväksi patenttikiistojenkin osalta. Nyt ollaan vasta alussa.”
Maailmalla suosittu bisnesmalli – hajuvesien uudelleenpakkaaminen ja niin kutsuttujen dekanttien (engl. decant) eli näytepullojen myynti – on rantautunut myös Suomeen. Ilmiöön liittyy kuitenkin epäselvyyksiä esimerkiksi tavaramerkkioikeuksien, hygienian ja tuoteturvallisuuden suhteen.
Tänä kesänä Papula-Nevinpat on jälleen toivottanut tervetulleeksi monta lahjakasta kesäharjoittelijaa, jotka ovat rikastuttaneet Papula-Nevinpatin IPR-asiantuntijatiimejä uusilla ideoilla ja energialla.
IPR-webinaarimme tiivistelmäartikkeli tarjoaa syvällisen katsauksen Euroopan yhtenäispatenttijärjestelmän (Unitary Patent System, UPC) ensimmäiseen toimintavuoteen.
Papula-Nevinpat on ylpeänä mukana tukemassa liikuntaa ja urheilua kesäkuussa Vaasassa järjestettävissä Kalevan kisoissa 27. – 30.6.2024. Toimimme muun muassa laji-isäntänä miesten ja naisten kolmiloikassa.
