Google esitteli Quantum Echoes -algoritmin Willow-sirullaan

23.10.2025

Google on saavuttanut uuden virstanpylvään kvanttitietokoneiden kehityksessä. Yhtiön Willow-kvanttisiru suoritti Quantum Echoes -nimisen algoritmin 22.10.2025 merkittävästi nopeammin kuin yksikään perinteinen supertietokone ja ensi kertaa tulos voitiin myös varmistaa toisella kvanttitietokoneella tai kokeellisesti. Läpimurto lupaa kiihdyttää kvanttilaskennan käytännön sovelluksia, mutta herättää samalla kysymyksiä nykyisten salausmenetelmien tulevaisuuden kestävyydestä kryptovaluuttojen maailmassa.

Vahvistettava kvanttiylivoima todeksi

Google ilmoitti keskiviikkona 22.10.2025 julkaisseensa tutkimuksen, jossa sen Willow-kvanttiprosessori saavutti ensimmäisen kerran vahvistettavan kvanttiylivoiman. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kvanttitietokone ratkaisi tietyn laskennallisen ongelman nopeammin kuin maailman tehokkaimmat perinteiset tietokoneet, ja ratkaisu voidaan riippumattomasti todentaa. Uusi Quantum Echoes -algoritmi suoritettiin Googlen 105-kubittisella Willow-sirulla, ja se laski monimutkaisen kvanttifysiikan ongelman hieman yli kahdessa tunnissa. Vertailun vuoksi sama tehtävä veisi arviolta noin 3,2 vuotta yhdellä maailman nopeimmista supertietokoneista (Frontier) perinteisin menetelmin. Kvanttitietokone oli siis noin 13 000 kertaa nopeampi tässä tietyssä tehtävässä. Kyseessä on ensimmäinen kerta historiassa, kun kvanttitietokoneen on vahvistettu tuottavan toistettavissa oleva laskentatulos, joka ylittää klassisten supertietokoneiden kyvyt.

Quantum Echoes -algoritmi on merkittävä edistysaskel, koska se tuottaa verifioitavissa olevan lopputuloksen. Aiemmissa ns. kvanttiylivoiman osoituksissa (kuten Googlen Sycamore-sirulla vuonna 2019) kvanttitietokone löysi ratkaisun ongelmaan huomattavasti nopeammin kuin klassinen tietokone, mutta tulosta ei voitu käytännössä tarkistaa kvanttikoneen antamat “vastaukset” olivat satunnaisia bittijonoja, joille ei ollut helppoa vahvistusmenetelmää. Tällä kertaa algoritmin tuottama lopputulos on suure, jonka voi tarvittaessa laskea uudelleen toisella vastaavalla kvanttitietokoneella tai jopa varmistaa kokeellisesti laboratoriossa. Sundar Pichai, Googlen toimitusjohtaja, kuvaili saavutusta toteamalla, että tulos voidaan toistaa muillakin kvanttikoneilla ja että kyseessä on merkittävä askel kohti kvanttilaskennan ensimmäistä todellista käyttöesimerkkiä.

Algoritmin toimintaperiaate kuin kaiku ajassa

Quantum Echoes -algoritmi perustuu kvantti-ilmiöön nimeltä out-of-time-order correlators (OTOC), jonka avulla mitataan kvantti-informaation “sekoittumista” ja järjestäytymistä ajan kuluessa. Käytännössä Googlen tutkijat ajoivat Willow-sirulla sarjan kvanttiporttioperaatioita (”etenevä vaihe”), sitten häiritsivät yhden kubitin tilaa pienellä signaalilla ja ajoivat operaatiot käänteisessä järjestyksessä (”palaava vaihe”). Jos järjestelmässä ei olisi häiriötä, käänteiset operaatiot palauttaisivat kubitin alkutilaansa vähän kuin video kelattaisiin taaksepäin lähtöpisteeseen. Häiriön lisääminen kuitenkin synnyttää mittauksessa pienen poikkeaman, “perhosen vaikutuksen”, joka kertoo kuinka kvantti-informaatio leviää ja sotkeutuu sirun sisällä. Tätä ilmiötä tutkijat kuvasivat ”kvanttikaikuna”: käänteisen vaiheen lopussa ilmenee interferenssikuvio (kaiku), jossa kvanttiaallot voimistavat toisiaan. Juuri tämän kaiun mittaaminen osoitti, että järjestelmä käyttäytyi tavoilla, joita klassinen tietokone ei pystynyt järkevässä ajassa simuloimaan.

Googlen kvanttiyksikön johtaja Hartmut Neven kertoi medialle, että algoritmi hyödynsi Willow-sirun korkeaa tarkkuutta ja vakautta: sirulla on yli sata suprajohtavaa kubittia, joista noin 65 kubittia oli aktiivisesti mukana monivaiheisessa laskennassa. Willow-sirun parantunut virheenkorjaus (keskimäärin kahden kubitin logiikkaportin virhe noin 0,15 % luokkaa) ja pitkä kubittien koherenssiaika mahdollistivat näinkin vaativan algoritmin suorittamisen onnistuneesti. Tulokset julkaistiin vertaisarvioituna tutkimuksena 22.10.2025 ilmestyneessä Nature-tiedelehdessä, mikä alleviivaa läpimurron tieteellistä merkittävyyttä.

Uusia sovelluksia lääkkeiden kehityksestä materiaalitutkimukseen

Googlen mukaan Quantum Echoes -läpimurto vie kvanttitietokoneita askeleen lähemmäksi todellisia sovelluskohteita. Yhtiön tutkijat osoittivat algoritmin hyödyn konkreettisella esimerkillä kemian piiristä: he käyttivät kvanttikaiku-protokollaa mallintaakseen orgaanisten molekyylien rakenteita. Erillisessä kokeessa Willow-sirulla pystyttiin määrittämään kahden vetyatomin välisiä etäisyyksiä molekyyleissä tarkemmin kuin perinteisillä menetelmillä. Tämä toimii eräänlaisena “kvanttisena viivoittimena” molekyylien rakenteen tutkimiseen. Vaikka kyseinen demonstraatio tehtiin vielä melko pienillä (15–28 atomin) molekyyleillä eikä ollut nopeampi kuin parhaat klassiset simulaatiot, kvanttilähestymistapa tuotti jo nyt uutta tietoa molekyylien rakenteesta. Tulokset vastasivat laboratoriossa saatua kokeellista dataa, mikä vahvistaa menetelmän paikkansapitävyyden.

Google toteaa, että kvanttialgoritmeilla on potentiaalia mullistaa esimerkiksi uusien lääkekandidaattien etsintä, materiaalien suunnittelu ja jopa fysiikan perustutkimus. Quantum Echoes -algoritmin avulla kvanttitietokone voisi jatkossa mallintaa molekyylien ja materiaalien ominaisuuksia, jotka ovat klassisille supertietokoneille käytännössä laskenta-ajan puolesta tavoittamattomissa. Yhtiö vertasi saavutusta “kvanttikiikariksi” tai “kvanttimikroskoopiksi”: kuten teleskooppi ja mikroskooppi aikoinaan avasivat ihmiskunnalle uusia näkymiä, tämä koe osoittaa kvanttilaskennan kyvyn paljastaa luonnonilmiöitä, jotka ovat aiemmin olleet havaitsemattomissa. Google aikoo seuraavaksi keskittyä viemään kvanttilaskentaa kontrolloiduista laboratorio-olosuhteista kohti käytännön tieteellisiä sovelluksia. Seuraavana tavoitteena on hyödyntää kvanttikoneita entistä isompien atomijärjestelmien simulointiin ja esimerkiksi tuottaa uusia data-aineistoja tekoälyn mallinnettavaksi aloilla, joilla perinteisiä opetusdatoja on niukasti.

Kvanttiteho herättää huolta kryptovaluuttojen turvallisuudesta

Samaan aikaan kun tutkijat juhlivat kvanttilaskennan edistysaskelta, kehitys nostaa esiin myös tietoturvakysymyksiä. Kryptovaluuttojen kuten Bitcoinin luotettavuus perustuu vahvaan salaukseen, erityisesti ECDSA-allekirjoitusalgoritmiin, joka suojaa käyttäjien lompakoita. Asiantuntijat ovat jo pitkään pohtineet, milloin kvanttitietokoneista tulee riittävän tehokkaita murtamaan nykyiset salaustekniikat. Googlen tuore saavutus on suppeasti rajattu tieteellinen koe, eikä nykyinen 100 kubitin luokkaa oleva kvanttitietokone vielä kykene murtautumaan vaikkapa Bitcoinin 256-bittiseen ECDSA-suojaukseen. Siitä huolimatta jokainen vahvistettu kvanttihyppy tuo potentiaalista uhkaa hieman lähemmäksi.

Jason Nelson kirjoittaa Decrypt-uutispalvelussa, että Googlen saavutuksen myötä “odotettu uhka Bitcoinia kohtaan näyttää entistäkin suuremmalta”. On arvioitu, että jos kvanttitietokoneiden kehitys jatkuu nykyistä tahtia, ne saattavat kyetä murtamaan yleisimmät salausmenetelmät ehkä jopa 2030-luvun alussa. Esimerkiksi Yhdysvaltain arvopaperimarkkinavalvoja SEC on hiljattain vastaanottanut ehdotuksen tiekartaksi, jonka mukaan digitaalisten omaisuuserien kvantinkestävät standardit tulisi olla valmiina vuoteen 2035 mennessä. Arviot vaihtelevat, mutta monet asiantuntijat pitävät kvanttiuhkaa todellisena pitkällä aikavälillä. David Carvalho, kyberturvallisuusyritys Naorisin perustaja, kutsui kvanttitietokoneita jopa “Bitcoinin historian suurimmaksi uhkaksi”. Toisaalta kehityksen vauhti on yhä epävarmaa: tällä hetkellä kvanttikoneet ovat vielä kaukana siitä mittaluokasta (arviolta miljoonia kubitteja ja tehokasta virheenkorjausta), joka tarvittaisiin nykysalausten murtamiseen.

Kryptovaluuttayhteisöissä on alettu yhä ponnekkaammin vaatia siirtymistä kvantinkestäviin salausalgoritmeihin jo hyvissä ajoin. Asiantuntijat korostavat, että vaikka kvanttihyökkäys Bitcoinia vastaan ei ole aivan nurkan takana, valmistautuminen on aloitettava nyt. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi uusien digitaalisten allekirjoitusmenetelmien standardointia, joita jopa tulevaisuuden kvanttitietokoneet eivät helposti ratkoisi. On myös pohdittu Bitcoinin koodin päivittämistä ajoissa kvanttiturvalliseksi tosin tällaiset muutokset edellyttävät laajaa yhteisön yksimielisyyttä, mikä voi viedä aikaa. Viime kädessä Googlen Quantum Echoes -läpimurto toimii muistutuksena siitä, että kvanttikilpajuoksu etenee ja nykyiset tietoturvastandardit eivät säily ikuisesti muuttumattomina.

Katse kohti tulevaa kehitystä

Googlen Quantum Echoes -julkaisu osoittaa, että kvanttitietokoneet pystyvät jo nyt saavuttamaan konkreettista etumatkaa perinteisiin supertietokoneisiin nähden ainakin tietyissä erikoistehtävissä. Seuraavaksi tutkijoiden haasteena on laajentaa näitä menetelmiä entistä suurempiin ja hyödyllisempiin ongelmiin. Googlen mukaan Willow-siru ja Quantum Echoes -algoritmi ovat vasta alkua: tavoitteena on kasvattaa kvanttiprosessorien kubittimäärää ja tarkkuutta edelleen, jotta yhä monimutkaisemmat laskennat esimerkiksi uusien lääkkeiden molekyylirakenteiden mallinnus tai kehittyneiden materiaalien etsintä muuttuisivat mahdollisiksi. Yhtiö viittaa kaksirataiseen tiekarttaan, jossa kehitetään samanaikaisesti sekä parempaa laitteistoa että algoritmeja.

Myös kilpailu kvanttiherruudesta jatkuu: Googlen ohella esimerkiksi IBM, Microsoft ja useat startup-yritykset investoivat voimakkaasti kvanttiteknologiaan. Jokainen uusi todennettu kvanttisaavutus kirittää alaa eteenpäin. Samalla paine kasvaa myös muualla tietoyhteiskunnassa varautua kvanttikauden saapumiseen. Viranomaiset ja yritykset maailmalla seuraavat tarkasti kvanttikehitystä ja aloittavat sopeuttamista esimerkiksi pankkisektori ja valtiolliset toimijat kartoittavat jo salausmenetelmien päivityksiä, jotta luottamuksellinen tieto pysyy turvassa myös kvanttitietokoneiden aikakaudella. Kryptovaluuttojen kehittäjäyhteisöt käyvät vilkasta keskustelua kvanttiuhasta ja siitä, milloin ja miten esimerkiksi Bitcoinin protokolla olisi päivitettävä.

Googlen 22.10.2025 julkistama Quantum Echoes -algoritmi on tärkeä päänavaus kohti hyödyllistä kvanttilaskentaa. Se osoittaa, että vuosikymmenten tutkimus alkaa tuottaa konkreettisia tuloksia: kvanttikoneilla voidaan nyt tehdä asioita, jotka vielä hiljattain olivat teoriassa mahdollisia mutta käytännössä tavoittamattomissa. Edessä on yhä pitkä tie kohti suuria, virheenkorjattuja kvanttitietokoneita, mutta suunta on selvä. Kvanttitietokoneiden kehittyessä on huolehdittava, että myös digitaalinen infrastuktuuri – mukaan lukien kryptovaluuttojen järjestelmät – kehittyy rinnalla kestäen tulevaisuuden haasteet. Quantum Echoes -läpimurto jäänee historiaan yhtenä virstanpylväänä matkalla kohti kvanttiteknologian laajempaa käyttöönottoa.

Lähteet:

Google – Our Quantum Echoes algorithm is a big step toward real-world applications for quantum computing – 22.10.2025, klo 19.00 – https://blog.google/technology/research/quantum-echoes-willow-verifiable-quantum-advantage/

Reuters – Google says it has developed landmark quantum computing algorithm – 22.10.2025, klo 18.12 – https://www.reuters.com/technology/google-says-it-has-developed-landmark-quantum-computing-algorithm-2025-10-22/

Vastuuvapauslauseke: Tämä artikkeli on tarkoitettu vain tiedotustarkoituksiin. Sitä ei tarjota tai ole tarkoitettu käytettäväksi oikeudellisena, verotuksellisena, sijoitus-, rahoitus- tai muuna neuvona.
Kryptouutiset.net ei vastaa kaupallisen tiedotteen sisällöstä.