Kvanteinnovation: hvordan strategisk fokus kan sætte turbo på teknologikøreplanen – Physics World

Kvanteinnovation: hvordan strategisk fokus kan sætte turbo på teknologikøreplanen – Physics World

Tidsstempel: 26. januar 2024 kl. 5

Missionen for US Quantum Economic Development Consortium (QED-C) er at muliggøre og udvikle en robust kvantebaseret industri og forsyningskæde. Administrerende direktør Celia Merzbacher fortæller Hamish Johnston, hvordan QED-C adresserer huller i kvanterelaterede teknologier og arbejdsstyrkekapacitet ved at tilskynde til samarbejde mellem regering, forskning og industri

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Netværksleder Celia Merzbacher er administrerende direktør for QED-C, et industridrevet konsortium ledet af SRI International. Med et mangfoldigt medlemskab, der repræsenterer industrien, den akademiske verden, regeringen og andre interessenter, søger QED-C at accelerere kvante-F&U, teknologiinnovation og kommercielle muligheder. (Courtesy: QED-C)” title=”Klik for at åbne billede i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg">Celia Merzbacher
Netværksleder Celia Merzbacher er administrerende direktør for QED-C, et industridrevet konsortium ledet af SRI International. Med et mangfoldigt medlemskab, der repræsenterer industrien, den akademiske verden, regeringen og andre interessenter, søger QED-C at accelerere kvante-F&U, teknologiinnovation og kommercielle muligheder. (Med høflighed: QED-C)

Hvorfor er det vigtigt for USA og andre lande at have en national strategi for kvantevidenskab og -teknologi?

Kvantesansning, kvantenetværk og kvanteberegningsteknologier har betydelige løfter om at forbedre den nationale sikkerhed, men også for deres langsigtede økonomiske og samfundsmæssige konsekvenser. Området er dog stadig på et relativt tidligt stadie med hensyn til teknologisk udvikling. Der er et klart krav om fremskridt inden for grundlæggende videnskab, en aktivitet, der hovedsagelig støttes af offentlige midler. Det er også værd at bemærke, at kvante er, hvad jeg kalder en "multi-type" bestræbelse. Det er multidisciplinært, multiagentur (i form af statsstøtte), multisektor og multinationalt.  Som sådan vil fremskridtet blive accelereret gennem strategiske, tværgående og koordinerede investeringer i en bred forskningsportefølje. 

Hvordan bør lande balancere deres nationale sikkerhedskrav med behovet for internationalt samarbejde og globale forsyningskæder inden for kvanteteknologi?

Det er forståeligt, at nationale interesser bør spille en rolle i at kontrollere informationsstrømmen i visse følsomme kvantebrugssager – selvom i sidste ende skal eventuelle restriktioner implementeres omhyggeligt og i partnerskab mellem ligesindede lande. Lige nu føles det for tidligt at være alt for restriktiv. Der er en bred forståelse af behovet for åben deling af information, R&D-muligheder og videnskabs-/ingeniørtalent for at fremme tværfagligt samarbejde mellem ekspertisecentre over hele verden.

Hvor godt positioneret er den nuværende amerikanske indsats inden for kvantevidenskab og -teknologi?

Set fra et input-perspektiv klarer USA sig godt, med regeringsinvesteringer i kvante-F&U for 2022, der løber på omkring 900 mio. USD – og sammenlignet med et samlet årligt globalt forbrug på kvanteforbrug på tværs af den offentlige og private sektor anslået til ca. 30 mia. Også med hensyn til output former USA sig konkurrencedygtigt og registrerer det største antal højt citerede videnskabelige publikationer med stor gennemslagskraft sammen med Kina.

Er der fare for, at for meget hype skader kvanteindustriens omdømme?

Dette er et nøglespørgsmål og et, der ofte dukker op. Der er helt sikkert en masse spænding og interesse omkring kvantesektoren, med stigende niveauer af offentlige og private investeringer. Her hos QED-C ser vi ikke beviser for, hvad der kan kaldes en "boble" - kun forskere og virksomheder inden for den nye forsyningskæde, der rapporterer konstante fremskridt med deres udviklings-køreplaner, mens de løser en masse hårde teknologi- og ingeniørproblemer langs med vej. Faktisk har organisationer som QED-C en væsentlig rolle at spille her i styringen af ​​forventningerne. Det betyder hovedsageligt at dele troværdige, evidensbaserede data og målinger om fremskridt, så forskellige interessenter – politiske beslutningstagere, finansieringsbureauer, investeringssamfundet og industrien – har en detaljeret forståelse af det nyeste og kvanteteknologi. er på vej.

Der er en erkendt mangel på kvalificeret arbejdskraft i kvantearbejdsstyrken verden over. Hvilke færdigheder er nødvendige for at bygge bro?

Der er en misforståelse om, at arbejdere skal have en ph.d. - helst i fysik - for at komme ind på dette felt. Det er absolut ikke tilfældet. Producenter og udviklere inden for den tidlige kvanteforsyningskæde er desperate efter videnskabsmænd, ingeniører og teknikere – især dem med erfaring inden for et beslægtet felt – for eksempel kryogenik, test og måling, datavidenskab eller kredsløbsdesign. Hvad mere er, er det med målrettet uddannelse og personaleudvikling muligt for professionelle midt i karrieren inden for beslægtede discipliner at pivotere ind i en karriere i kvanteindustrien (se "Kvanteteknikere: skalering af talentpipeline" nedenfor).

Én ting er klar: Kvantesektoren er fyldt med muligheder for ambitiøse individer, med en række færdigheder, der er nødvendige inden for hardwarevirksomheder, softwarevirksomheder og i sidste ende slutbrugerne af kvanteteknologier i vigtige vertikaler som farma, finans og sundhedspleje. Vi har også brug for kommercielt indstillede tekniske sælgere, der forstår, hvordan man kan give næring til det spirende marked for kvanteapplikationer. På denne måde tilbyder kvanteindustrien alle mulige veje for talentfulde videnskabsmænd og ingeniører til at udvikle sig fra almindelige tekniske roller til forretningsudviklingsaktiviteter, hvis de vælger det.

Kvanteteknikere: skalering af talentpipeline til industrien

Mens der arbejdes på at forberede studerende på bachelor-, kandidat- og ph.d.-niveau til kvanteingeniør- og videnskabsmandsroller, er der få associerede grader og specialiserede erhvervsuddannelser, der er rettet specifikt mod uddannelse af "kvanteteknikere". Det er den vigtigste take-away fra Guide til at opbygge en kvanteteknikerarbejdsstyrke, en ny undersøgelse fra QED-C, et konsortium af amerikanske og internationale interessenter, der har til formål at fremskynde vækst på tværs af kvanteindustriens forsyningskæde.

Kvanteteknikere opfylder mange nøglefunktioner i kvanteteknologivirksomheder, herunder system- og komponentfremstilling, enhedsmontering, karakterisering, test, drift og vedligeholdelse. Hvad mere er, bemærker rapporten, at efterspørgslen efter dygtige teknikere "forventes at vokse, efterhånden som industrien fortsætter sin hurtige udvikling", med et presserende behov for at skalere denne del af arbejdsstyrken på kort sigt.

En række specialistdomæneviden og -færdigheder er almindeligvis påkrævet for kvanteteknikerroller - herunder erfaring med vakuum, kryogene og optiske systemer samt programmering og bløde færdigheder. Nuværende ansættelsesstrategier fokuserer ofte på at rekruttere kandidater fra tilstødende teknologisektorer – mikroelektronik, halvlederfremstilling og fotonik blandt dem – med interne skyggeprogrammer for at give nye medarbejdere træning på jobbet.

QED-C-rapporten argumenterer imidlertid for en "mere koordineret tilgang specifikt rettet mod at udfylde kvantearbejdsstyrkens pipeline" og til gengæld at øge produktiviteten og kommercielle muligheder, især inden for mindre virksomheder.

Anbefalinger i QED-C-undersøgelsen omfatter: at definere typerne af kvanteteknikerroller og investere i marketing for at opbygge bevidsthed om karriereforløb; kortlægning af eksisterende træningsprogrammer versus den viden, færdigheder og evner, som kvanteteknikere har brug for; og skabe lokale partnerskaber mellem videregående uddannelser, industrien og US National Laboratory system. Rapporten opfordrer også til, at der etableres et akkrediteringsprogram for kvanteteknologiske læseplaner og ekstra penge til institutioner, der fokuserer på kvantetræning og -uddannelse frem for forskning.

"Fremstilling af kvantesystemer er endnu ikke skaleret til højvolumenproduktion," konkluderer rapporten. ”Som sådan antager mange, at efterspørgslen efter kvanteteknikere er lav eller ikke-eksisterende. Dette er en almindelig misforståelse - faktisk er kvanteteknikerroller yderst relevante i forsøgs- og prototypestadierne."

Vejledning til opbygning af en kvantetekniker-arbejdsstyrke: Omkvalificering og opkvalificeringsanbefalinger til at forberede en arbejdsstyrke af kvanteteknikere er tilgængelig på eksklusiv basis for medlemmer af QED-C.

QED-C blev oprindeligt lanceret som et amerikansk initiativ, men har siden åbnet sit medlemskab for organisationer fra 36 ligesindede lande. Hvad har drevet dette skift?

Kvanteforskning og -udvikling og teknologiinnovation sker på globalt plan, og USA har bestemt ikke på nuværende tidspunkt den eneste lederposition eller et enormt forspring. Vi erkendte fra starten – sammen med vores føderale regeringssponsorer – at internationale partnerskaber i sidste ende ville være grundlæggende for succesen med QED-C-missionen. Ligeledes ser vores medlemmer på en global mulighed, når det kommer til markeder, kunder, teknologipartnere og endda investorer. At hjælpe vores medlemmer med at få succes langs disse koordinater er, hvad vi forsøger at gøre hver dag på QED-C.

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can-turbocharge-the-technology-roadmap-physics-world-1.jpg" data-caption="Kvanteveje The quantum industry is brimming with diverse career opportunities, with a range of skillsets needed across hardware companies, software companies and, ultimately, the commercial end-users of quantum technologies. (Courtesy: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can-turbocharge-the-technology-roadmap-physics-world-1.jpg”>Ingeniør arbejder på en kvantecomputer
Kvanteveje Kvanteindustrien er fyldt med forskellige karrieremuligheder med en række færdigheder, der er nødvendige på tværs af hardwarevirksomheder, softwarevirksomheder og i sidste ende de kommercielle slutbrugere af kvanteteknologier. (Med høflighed: Oxford Instruments NanoScience)

Hvordan bør industrien og regeringen gribe F&U til inden for kvanteberegning, da det er uklart, hvilke platformsteknologier – superledende kredsløb, ionfælder, fotoniske processorer eller lignende – der vil vise sig kommercielt levedygtige?

For regeringen er fokus på prækompetitiv grundforskning og anvendt forskning. Det betyder prioritering af grundlæggende hardware- og softwareteknologier, understøttet af teoretisk forståelse, eksperimentelle systemer, enhedsdesign og fremstilling - og skubbe langs alle disse forskningsveje samtidigt. På industrisiden skal virksomheder på tværs af forsyningskæden i mellemtiden udvikle sig så hurtigt som muligt fra R&D-laboratoriet mod bæredygtige indtægter og langsigtede kommercielle applikationer.

Et andet område, der skal styrkes, er engagementet med slutbrugerne af kvantecomputere i alle mulige forskellige brancher – fra kvantitativ finansiering og forsikring til medicin, telekommunikation, avancerede materialer og resten. Over tid vil der være mange flere "kvantetagere" end "kvantemagere", og alle disse tagere skal oprette stifinderhold nu for at finde ud af, hvordan deres respektive industrier vil blive forstyrret af kvanteteknologier.

Hør hele interviewet på Fysik verden podcast kanal: "Kvantevidenskab og -teknologi trives, når industri og regeringer går sammen".

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden