Tietoliikenne sujuvammaksi kvanttilaskennan avulla

Tietoverkkojen käyttäjämäärien kasvu tuo mukanaan ruuhkia, jotka näkyvät palveluiden käyttäjille viiveinä ja katkoksina. Samalla verkkojen ja sovellusten monimutkaistuminen haastaa myös verkkojen ohjauksen ja hallinnan. VTT on käynnistänyt hankkeen, joka tutkii, miten verkkojen ongelmia voitaisiin ratkoa kvanttilaskentaa hyödyntäen.

Langattomien verkkojen ongelmana on nykyään ruuhkautuminen eli heikompi suorituskyky silloin, kun yhä useampi yrittää käyttää verkkoa samanaikaisesti esimerkiksi suurtapahtumien yhteydessä. 6G-aikakausi kasvattaa käyttäjien ja monimutkaisten sovellusten määrää entisestään, joten ongelma ei tulevaisuudessa ole helpottumassa.

Esimerkiksi kysymyksiä, missä järjestyksessä eri käyttäjiä palvellaan ja mitä reittejä pitkin liikenne kannattaa siirtää, jotta kaikki saavat luvatun palvelun laadun, voidaan yhdessä kutsua kombinatorisiksi ongelmiksi.

Kombinatorisia ongelmia on tähän mennessä ratkottu pitkälti heuristisin menetelmin eli esimerkiksi ongelmaa yksinkertaistaen. Ne kuitenkin tuottavat yleensä likimääräisiä vastauksia, jotka voivat johtaa heikompaan suorituskykyyn. Tilastoihin ja dataan perustuvat optimointimenetelmät kuluttavat puolestaan paljon energiaa, eivätkä ratkaisut ole välttämättä riittävän nopeasti käytettävissä tilanteisiin, joissa pitää reagoida muutoksiin, kun esimerkiksi palvelimeen ei saada yhteyttä.

VTT:n tutkimushankkeessa kombinatorisia ongelmia ratkotaan kvanttilaskennan ja klassisen laskennan yhdistävillä hybridialgoritmeilla, joilla saadaan paras hyöty irti kummastakin laskentatavasta. Näin voidaan lopulta kasvattaa verkkojen kapasiteettia. Vaativat sovellukset saavat tällöin tarvitsemansa palvelun laadun kuormitetussakin verkossa ja samalla säästyy myös energiaa.

Projektissa on VTT:n lisäksi mukana useita suomalaisia yrityksiä, mukaan lukien Nokia Bell Labs, Cumucore ja Unitary Zero Space.

”Combinatorial Optimization with Hybrid Quantum-Classical Algorithms” -niminen hanke käynnistyi heinäkuussa 2023 ja jatkuu kesäkuuhun 2025. Sen rahoitus tulee Business Finlandin ”Quantum Computing Campaign” -ohjelmasta, jonka tavoitteena on rakentaa Suomeen liiketoiminnan haasteita kvanttilaskennan avulla ratkaiseva ekosysteemi.

Verkkokursseja voi suorittaa koska tahansa!