Kvanttitietokone voisi auttaa vihreän ammoniakin valmistamisessa

Maaliskuussa 2025 Espoossa oli aihetta juhlaan, kun 50 kubitin suprajohtava kvanttitietokone Q50 otettiin tutkijoiden ja yritysten käyttöön.

Tähän huipentui VTT:n ja kvanttitietokoneita valmistavan IQM:n nelivuotinen yhteishanke.

VTT Q50 on tällä hetkellä Euroopan tehokkain. Muualla maailmassa vastaavia koneita on joitakin kymmeniä.

Kvanttikemiassa käytetään kvanttimekaniikkaa kemian ongelmien ratkaisemiseen. Näin voidaan mallintaa esimerkiksi atomien ja molekyylien käyttäytymistä ja reaktioita.

Otetaan esimerkiksi lannoite­tuotanto. Tuotannolle tärkeää ammoniakkia (NH3) valmistetaan teollisesti Haber-Bosch-menetelmällä, joka vaatii korkeaa lämpötilaa ja painetta eli valtavasti energiaa.

”Luonnossa ammoniakkia kuitenkin syntyy myös huoneenlämmössä. Reak­tiota kutsutaan nitrogenaasiksi. Sen täsmällistä mekanismia ei kyetä laskemaan tavallisella tietokoneella, koska se vaatii eksponentiaalisesti skaalautuvaa laskentakapasiteettia. Kvanttitietokoneella se voisi onnistua”, kertoo erikoistutkija Jukka Aho VTT:ltä.

Ahon laskelma on tiettävästi ensimmäinen onnistunut askel tähän suuntaan. Hän valmistelee aiheesta tieteellistä artikkelia.

Ympäristöystävällisesti tuotettu vihreä ammoniakki olisi valtava parannus hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä.

Ammoniakki on yksi maailmassa eniten valmistettavista synteettisistä kemikaaleista. Tuotannosta 80 prosenttia menee lannoiteteollisuuteen.

Ammoniakki voisi olla vihreä vaihtoehto myös laivojen polttoaineeksi. VTT:llä kehitetään ammoniakin tuotantoketjun teknologiaa monien yhteistyökumppaneiden kanssa.

Kvanttitietokoneella tehtävä molekyylisimulaatio voi laajasti ottaen vähentää tarvetta laboratoriokokeille ja ratkaista hankalia ongelmia esimerkiksi lääkkeiden kehityksessä.

”Uskon että minun työurani aikana tämä on jo todellisuutta”, Jukka Aho sanoo.

Lue myös:

Harvinaisuus! Suomi onnistui kehittämään kvanttitietokoneen kotimaisin voimin