Kvanttirelevantti clarifies why Quantum Physics is relevant for any of us. See more in English by clicking here!
>Joulukalenterin linkit!<
> Mitä on kvanttimekaniikka?<
> Mitä on kvanttipelit? <
> Mitä on kvanttitaide? <
> Kvanttiteknologiat Suomessa <
> Miten pääsen alkuun kvanttiohjelmoinnissa? <
Kvanttirelevantti avaa kvanttifysiikan maailmaa suomeksi.
Kvanttirelevantti aloitti radio-ohjelmana Turun Wappuradion alla 2021 ja palasi aalloille myös 2022. Tällöin kerättiin tälle sivulle lista hyödyllisistä linkeistä ja lähteistä, joihin radio-ohjelmassa viitattiin. Kvanttirelevantti on tohtorikandidaattien Laura Piispanen (Aalto-yliopisto) ja Daria Anttilan (Turun yliopisto) vapaa-ajan projekti, jonka tarkoituksena on luoda helposti lähestyttävää, viihdyttävää sisältöä kvanttifysiikkaan ja kvanttiteknologioihin liittyen.
M.Sc. Daria Anttila (kuvassa vasemmalla) on Turun yliopiston Fysiikan ja Tähtitieteen laitoksen tohtorikoulutettava, jonka tutkimus keskittyy kvanttifysiikan opetukseen sekä kvanttifysiikan tuomiseen suurelle yleisölle Kurkista lisää Darian kotisivuilta..
dariale (at) utu.fi
M.Sc. Laura Piispanen suorittaa väitöskirjatutkimustaan jaetusti Aalto-yliopiston Perustieteiden koulun Sovelletun fysiikan sekä Tietojenkäsittelytieteiden laitosten välillä. Hänen tutkimuksensa liikkuu kvanttifysiikan, pelien ja taiteen risteyskohdassa ja näiltä sivuilta löydätkin englanniksi tietoa esimerksi siitä, mitä ovat kvanttipelit, mitä on kvanttitaide tai mitä tapahtuu kvanttipelijami-tapahtumassa.
laura.piispanen (at) aalto.fi
KVANTTIRELEVANTTI 2022 JOULUKALENTERIN MUODOSSA instagramissa @kvanttirelevantti !
Luukku 04: Video yksittäisten elektronien aiheuttamasta kuviosta. Roger Bach et al 2013 New J. Phys. 15 033018, DOI 10.1088/1367-2630/15/3/033018
Luukku 06: The Finnish Quantum-Computing Infrastructure sekä Tieteen ja tietotekniikan keskus Oy, CSC
Luukku 07: IBM Quantumin kehittämässä Hello Quantum-pelissä voit opetella kvanttilaskennan peruslogiikkaa pienten pulmapelien kautta!
Luukku 08: Quantum Playground-peli havainnollistaa hiukkasen paikan todennäköisyysjakaumaa.
Luukku 12: Kvanttifysiikan ilmiöitä tutkitaan Turun yliopistolla myös kokeellisesti-artikkeli. Quantum Flytrap-peli havainnollistaa kvanttioptiikan laboratorion perusperiaatteita ja ilmiöitä. Engel, G., Calhoun, T., Read, E. et al. Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems. Kvanttisuperposition liittyminen yhteyttämiseen, Nature 446, 782–786 (2007). https://doi.org/10.1038/nature05678.
Luukku 14: Kurkista video Noora Archering (Heiskanen) teoksesta Weaving of Reality!
Luukku 21: FM Oskari Kerppo väittelee Turun yliopistosta 4.2.2023. Kurkista Oskarin väitöskirja Quantum communication tasks!
Alla olevaa, aiemmin kerättyä sisältöä päivitellään kalenterin edetessä. Kvanttirelevantti on tohtorikandidaattien Laura Piispanen (Aalto-yliopisto) ja Daria Anttilan (Turun yliopisto) vapaa-ajan projekti, jonka tarkoituksena on luoda helposti lähestyttävää, viihdyttävää sisältöä kvanttifysiikkaan ja kvanttiteknologioihin liittyen. Joulukalenteriimme olemme saaneet vierailijoita muista kvanttifysiikan tontuista…!
Mitä kvanttimekaniikka on?
Kvanttimekaniikka on fysiikan teoria, joka kuvaa ja selittää ilmiöitä lähtien maailman rakenteiden perusosasista. Tämä tarkoittaa atomien, pienten molekyylien ja atomia pienempien alkeishiukkasten mittakaavan sekä valon aaltojen tasolla todennettavia ilmiöitä. Näillä skaaloilla fysiikan lait poikkeavat merkittävästi arkikokemuksistamme ja joskus uhmaavat intuitiotamme! Kvanttimekaniikka on kuitenkin yksi kokeellisesti testatuimmista ja tarkimmista fysiikan teorioista.
Lue, kuinka lasereiden avulla voidaan havainnollistaa kvanttimekaniikkaan liittyvän mittauksen problematiikkaa sekä kietoutumisen käsitettä Turun yliopiston sivuilta:
Kvanttifysiikan ilmiöitä tutkitaan Turun yliopistolla myös kokeellisesti.
Olemme keränneet englanninkielisen lyhyen oppaan aivan kvanttimekaniikan perusteista (sekä pelien kehittämisestä ja kvanttipeleistä) Aalto Quantum Games -kurssin lisämateriaaleihin. Tutki vapaasti siellä olevia tekstejä, kuvia ja lisämateriaaleja! Tulevaisuudessa haluamme tarjota vastaavaa ja enemmän myös suomeksi omalta sivustoltamme. Toistaiseksi suomeksi materiaalia ei ole liiaksi tarjolla, mutta uteliaille on sentään jotain avoimesti tarjolla! Toisen asteen opiskelijoille suunnattu Kvanttimekaniikka ja suhteellisuusteoria yleissivistävästi on Jyväskylän avoimen yliopiston tarjoama kurssi modernin fysiikan keskeisimmistä teorioista.
Edellisten lisäksi TED-Ed tarjoaa mm. seuraavan englanninkielisen soittolistan: Basics of Quantum Mechanics ja YouTuben syövereistä suosittelemme esimerkiksi soittolistaa Quantum Mechanics PBS Space Time -tilin takaa.
Symmetrymagazine tarjoaa lyhyen intron kvanttimekaniikan ilmiöihin, sivu englanniksi.
Englanniksi on tarjolla myös hieman syvemmälle menevä sähköinen ja interaktiivinen oppikirja Quantum Country, joka selventää kvanttiohjelmoinnin ja kvanttimekaniikan käsitteitä ja toimintaa. Kirja lupaa, että käyttämänsä kognitiivisten tieteiden metodit tekevät luetunmuistamisesta vaivatonta.
QPlaylearn on uutukainen, vielä vähän kehitteillä oleva alusta kvanttimekaniikan itseopiskeluun tai opiskelun tueksi, englanniksi.
Käsiksi kvanttiohjelmointiin
Suomenkielistä materiaalia kvanttitietokoneista ja kvanttilaskennan perusteista löydät Lukemaverkostosta, joka on lukion matematiikan ja luonnontieteen kehittämisverkosto!
Kokeile kvanttitietokoneen peruslogiikkaa IBM Hello Quantum! Peli koostuu pienistä loogisista haasteista, jotka ratkaisemalla opit vähän kvanttitietokoneen perusyksiköiden ja operaatioiden toiminnasta!
Jos sinulla on jo koodaustaustaa ja tunnet erityisesti Pythonia, IBM tarjoaa avoimesti kenelle tahansa opiskeltavaksi sähköisen oppikirjan Qiskit Book, jota kautta tarjolla on myös HelloQiskit-peli, josta voi olla fiksu lähteä alkuun.
Kvanttimekaniikkaa ja pelejä
Mitä ovat kvanttipelit? Kvanttipelit ovat mitä tahansa pelattavia pelejä, jotka inspiroituvat kvanttifysiikan teoriasta, käyttävät jotenkin kvanttimekaanisen systeemin numeerisia simulointeja tai esimerkiksi pyörivät kokonaan tai osittain kvanttitietokoneilla.
Finnish Game Jamin ja TQT:n yhteistyönä on vuodesta 2014 järjestetty viikonlopputapahtumia Quantum Game Jam, joiden aikana on suunniteltu ja ohjelmoitu alusta loppuun yhteensä lähes 70 peliä, jotka tavalla tai toisella ovat liitoksissa kvanttimekaniikkaan. Lokakuun ensimmäisenä viikonloppuna 2021 Laura Piispasen ja Daria Anttilan yhdessä IGDA Finlandin kanssa järjestivät Quantum Game Jam-tapahtuman täysin verkon yli! Seuraavana vuonna järjestettiin jo tästä innostuneina Quantum Game Jam 2022. Tapahtumien sivuilta näkee (ja pääsee pelaamaan) niiden aikana kehitetyt kvanttipelit. Näistä tapahtumista tai ylipäätään kvanttipeleistä kiinnostuneita kehoitamme liittymään mukaamme Discord-kanavalle Game-Set-Quanta seuraamaan, verkostoitumaan ja osallistumaan! Serverin kieli on englanti.
Lisää Quantum Game Jameista 2021 Mindtrek konferenssissa julkaistussa artikkelissamme ja näiltä sivuilta löydätkin englanniksi lisää tietoa esimerksi siitä, mitä ovat kvanttipelit tai mitä tapahtuu kvanttipelijamissa.
Game Jamien lisäksi kvanttipelikehitykseen voi päästä mukaan Aalto yliopiston järjestämän kurssin, Aalto Quantum Games kautta. Kurssi on ohjattu yhdistämään Aalto yliopiston kaikkia aiheesta kiinnostuneita, eri alojen opiskelijoita yhteisten projektien kautta. Suurin osa kurssimateriaalista on sivulla avoimesti tarjolla mukaanlukien luennot ja kurssi on määrä järjestää seuraavan kerran syksyllä 2023. Sivuilta löytyy kurssilla aiemmin kehitetyt pelit.
Erityisen kiinnostavaa juuri nyt on turkulaisen indiepelifirman MiTale kehittämä ja julkaisema roolipeli C.L.A.Y., jonka kehitys on ollut avoimesti seurattavissa. Pelissä tarinankerronta ja pelinkulku tulee olemaan aidosti ainutlaatuinen kvanttilaskennan ansiosta! MiTale on tehnyt kehityksessä yhteystyössä IBM:n tutkijan, kvanttitietokoneille pelejä itsekin kehittäneen James Woottonin kanssa.
Kvanttipelien kanssa pääsee joko opettelemaan kvanttimekaniikan perusteita, kvanttioptiikan laboratorioon tai ihan vain ihailemaan yksittäisen kvanttihiukkasen aaltomaista käyttäytymistä ja interferenssiä itsensä kanssa.
Lista kaikista (Lauran tietoon tulleista) kvanttipeleistä löytyy täältä:
List of Quantum Games
Kvanttimekaniikkaa ja taidetta
Mitä on kvanttitaide? Kvanttitaide on taidetta, joka inspiroituu kvanttifysiikasta, perustuu numeeriseen simulaation kvanttifysiikan ilmiöstä tai jopa kvanttitietokoneelta saatuun dataan. Tältä sivustolta löydätkin alisivun QMoss, jossa lyhyesti kuvailemme Aalto yliopiston kampusalueelle rakennettavan kisavoittajateoksen. Teoksesta on myös olemassa Aallon julkaisu. Teos on inspiroitunut yhdistämään Aalto yliopiston kaksi maailmantason vahvuutta; kvanttiteknologioiden tutkimuksen ja taiteiden laitoksen luovuuden. Keskelle kampusaluetta rakennettava teos on kvanttifyysikko Laura Piispasen ja taiteilija Noora Archerin taidonnäyte ja siinä tulee kasvamaan numeerisen kvanttisimulaation avulla muodostettu kuvio sammaleesta.
Quantum Garden on interaktiivinen valotaideteos, joka ilmentää kvanttipartikkelin liikettä kvanttiverkostossa.
Kvanttimekaniikkaa ja taidetta on taidokkaasti yhdistänyt teoksissaan myös Libby Heaney, joka teoksissaan inspiroituu myös esimerkiksi koneoppimisesta ja muista pinnalla olevista teknologioista.
Suomessa kvanttiteknologioiden piirissä toimivia tahoja ja lähteitä:
Suomalaisilla yliopistoilla on pitkä historia kvanttifysiikan perusteiden ja kvanttimekaanisten ilmiöiden tutkimuksessa Turussa, Espoossa, Helsingissä, Jyväskylässä, Oulussa ja Tampereella. Toinen suomalainen vahvuus on teknologia-osaamisessa ja koulutuksessa.
Turku Quantum Technology on Turun yliopiston teoreettisen fysiikan kvanttiteknologioihin erikoistunut tutkimusryhmä. Erityisesti matemaattisista rakenteista tai tieteen filosofiasta kiinnostuneille makusteltavaa! Tämän ryhmän kautta Daria ja Laurakin toisensa alunperin tuntevat (ja koska asuivat vuosia myös naapureina).
Kun edesautamme kvanttiosaamisen kehittymistä Suomessa, luomme maahamme edellytykset uudelle korkeateknologian vientituotteelle ja sitä myöten työllisyydelle.
Yksi tätä ajava taho on Suomen Akatemian ja Euroopan Unionin tukema, voittoa tavoittelematon The Finnish Quantum-Computing Infrastructure, FiQCI.
FiQCI yhdistää osaamisen Tieteen tietotekniikan keskuksessa CSC:ltä, Teknologian tutkimuskeskus VTT:ltä ja Aalto yliopistolta ja tarjoaa esimerkiksi kvanttilaskentapalveluita, kuten laskenta-aikaa ja koulutusta. Tämä mahdollistaa uutta tiedettä ja tutkimusta, mutta myös kvantti-ilmiöiden havainnollistamisen. FiQCI:n kautta suomalaisilla tutkijoilla on ensimmäisenä maailmassa pääsy Euroopan tehokkaimman supertietokoneen LUMI ja kokonaan Suomessa rakennetun kvanttitietokoneen HELMI yhdistettyyn laskentavoimaan; maailman tehokkaimpaan hybridilaskentaan!
Suomi avaa kvanttitietokoneen tutkimustarkoituksiin – kvanttilaskennan ja superlaskennan yhdistäminen vie tieteen uudelle aikakaudelle – CSC Company Site
Valtioneuvosto Kyberpuolustuksen kehittämisen strategiset linjaukset on laadittu puolustusministeriön ja puolustusvoimien yhteistyönä.
Puolustusvoimien Puolustustutkimuksen vuosikirja 2020 maalailee kvanttiteknologioiden tulevaisuutta ja vaikutusta kansalliseen turvallisuuteen sivulla 22 ja vuoden 2017 tutkimuskatsauksessa käsitellään kvanttilaskentaa ja kyberturvallisuutta syvemmin perustuen edeltävänä vuonna järjestetyn kvanttikyperturvallisuuden konferenssin asiantuntijoiden lausuntoihin.
Suomi onkin ottanut nämä näkymät tosissaan, ja 2020 hallitus myönsi VTT:n ja suomalaiselle IQM:n yhteistyölle 20.7 miljoonan euron rahoituksen, jonka on määrä mahdollistaa Suomelle sen ensimmäinen kvanttitietokone, 50 kubitin laite, vuoteen 2024 mennessä. Laite rakennetaan VTT:n ja Aalto yliopiston yhteisen kansallisen infrastruktuuri Micronovan tiloihin, Espooseen.
QTF eli quantum technology Finland on Suomen kvanttiteknologioiden huippuyksikkö. Siinä tutkitaan uudenlaisia ratkaisuja ja teknologioita kvantti-ilmiöiden hallintaan, ja kehitetään mm. uusia kvanttipiirejä ja arkkitehtuureja, joihin laitteet ja sovellukset lopulta nojaavat. Mukana on 11 suomalaista tutkimusryhmää.
KvanttiKarelia on Karelia-ammattikorkeakoulun selvitystyöhanke, jonka tavoitteena on kvanttilaskentaan liittyvän osaamisen, tekijöiden ja tulevaisuuden mahdollisuuksien kartoittaminen sekä mahdollistaminen.