Quanteninnovation: Wie strategischer Fokus die Technologie-Roadmap beschleunigen kann – Physics World

Quanteninnovation: Wie strategischer Fokus die Technologie-Roadmap beschleunigen kann – Physics World

Zeitstempel: 26. Januar 2024, 5:15 Uhr

Die Mission des US Quantum Economic Development Consortium (QED-C) besteht darin, eine robuste quantenbasierte Industrie und Lieferkette zu ermöglichen und auszubauen. Geschäftsführender Direktor Celia Merzbacher erzählt Hamish Johnston, wie QED-C Lücken in quantenbezogenen Technologien und Arbeitskräftekapazitäten schließt, indem es die Zusammenarbeit zwischen Regierung, Forschung und Industrie fördert

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Netzwerkleiter Celia Merzbacher ist Geschäftsführerin von QED-C, einem branchenorientierten Konsortium unter der Leitung von SRI International. Mit einer vielfältigen Mitgliedschaft aus Industrie, Wissenschaft, Regierung und anderen Interessengruppen möchte QED-C die Quantenforschung und -entwicklung, technologische Innovationen und kommerzielle Möglichkeiten beschleunigen. (Mit freundlicher Genehmigung von QED-C)“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg“>Celia Merzbacher
Netzwerkleiter Celia Merzbacher ist Geschäftsführerin von QED-C, einem branchenorientierten Konsortium unter der Leitung von SRI International. Mit einer vielfältigen Mitgliedschaft aus Industrie, Wissenschaft, Regierung und anderen Interessengruppen möchte QED-C die Quantenforschung und -entwicklung, technologische Innovationen und kommerzielle Möglichkeiten beschleunigen. (Mit freundlicher Genehmigung von QED-C)

Warum ist es für die USA und andere Länder wichtig, eine nationale Strategie für Quantenwissenschaft und -technologie zu haben?

Quantensensorik, Quantennetzwerke und Quantencomputertechnologien sind vielversprechend für die Verbesserung der nationalen Sicherheit, aber auch hinsichtlich ihrer langfristigen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Auswirkungen. Allerdings befindet sich der Bereich hinsichtlich der technologischen Entwicklung noch in einem relativ frühen Stadium. Es besteht ein klarer Bedarf an Fortschritten in der Grundlagenforschung, einer Tätigkeit, die größtenteils durch staatliche Mittel unterstützt wird. Es ist auch erwähnenswert, dass Quanten das sind, was ich ein „Multitypen“-Unterfangen nenne. Es ist multidisziplinär, behördenübergreifend (in Bezug auf staatliche Unterstützung), sektorübergreifend und multinational.  Daher wird der Fortschritt durch strategische, bereichsübergreifende und koordinierte Investitionen in ein breites Forschungsportfolio beschleunigt. 

Wie sollten Länder ihre nationalen Sicherheitsanforderungen mit der Notwendigkeit internationaler Zusammenarbeit und globaler Lieferketten in der Quantentechnologie in Einklang bringen?

Es ist verständlich, dass nationale Interessen bei der Kontrolle des Informationsflusses in bestimmten sensiblen Quantenanwendungsfällen eine Rolle spielen sollten – obwohl alle Einschränkungen letztendlich sorgfältig und in Partnerschaft zwischen gleichgesinnten Ländern umgesetzt werden müssen. Im Moment erscheint es verfrüht, zu restriktiv vorzugehen. Es besteht ein breites Verständnis für die Notwendigkeit eines offenen Austauschs von Informationen, F&E-Möglichkeiten und wissenschaftlichen/technischen Talenten, um die multidisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Exzellenzzentren auf der ganzen Welt zu fördern.

Wie gut sind die aktuellen Bemühungen der USA in der Quantenwissenschaft und -technologie aufgestellt?

Aus Input-Perspektive geht es den USA gut: Die staatlichen Investitionen in Quantenforschung und -entwicklung belaufen sich im Jahr 2022 auf etwa 900 Millionen US-Dollar – im Vergleich dazu werden die weltweiten Gesamtausgaben für Quantentechnologie im öffentlichen und privaten Sektor pro Jahr auf etwa 30 Milliarden US-Dollar geschätzt. Auch im Hinblick auf die Ergebnisse entwickeln sich die USA konkurrenzfähig und verzeichnen neben China die meisten häufig zitierten und einflussreichen wissenschaftlichen Publikationen.

Besteht die Gefahr, dass zu viel Hype dem Ruf der Quantenindustrie schadet?

Das ist eine Schlüsselfrage, die oft auftaucht. Es gibt sicherlich viel Aufregung und Interesse rund um den Quantensektor, da die Investitionen des öffentlichen und privaten Sektors steigen. Hier bei QED-C sehen wir keine Anzeichen einer sogenannten „Blase“ – nur Forscher und Unternehmen innerhalb der aufstrebenden Lieferkette, die über stetige Fortschritte bei ihren Entwicklungsplänen berichten und gleichzeitig viele schwierige Technologie- und Ingenieurprobleme angehen Weg. Tatsächlich spielen Organisationen wie QED-C hier eine wichtige Rolle bei der Verwaltung von Erwartungen. Das bedeutet vor allem, glaubwürdige, evidenzbasierte Daten und Fortschrittsmetriken auszutauschen, damit verschiedene Interessengruppen – politische Entscheidungsträger, Finanzierungsagenturen, die Investmentgemeinschaft und die Industrie – ein detailliertes Verständnis des Stands der Technik und des Standorts der Quantentechnologie haben ist unterwegs.

Weltweit besteht ein anerkannter Mangel an Fachkräften in der Quantenarbeitswelt. Welche Fähigkeiten sind erforderlich, um diese Lücke zu schließen?

Es gibt ein Missverständnis, dass Arbeitnehmer einen Doktortitel – vorzugsweise in Physik – haben müssen, um in diesem Bereich tätig zu werden. Das ist absolut nicht der Fall. Hersteller und Entwickler in der frühen Quantenlieferkette sind verzweifelt auf der Suche nach Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern – insbesondere solchen mit Erfahrung in einem verwandten Bereich – beispielsweise Kryotechnik, Test und Messung, Datenwissenschaft oder Schaltungsdesign. Darüber hinaus ist es durch gezielte Schulung und Personalentwicklung für Fachkräfte in der Mitte ihrer Karriere in verwandten Disziplinen möglich, eine Karriere in der Quantenindustrie einzuschlagen (siehe „Quantentechniker: Skalierung der Talentpipeline“ weiter unten).

Eines ist klar: Der Quantensektor bietet ehrgeizigen Einzelpersonen jede Menge Möglichkeiten, denn Hardware-Unternehmen, Software-Unternehmen und letztlich auch die Endnutzer von Quantentechnologien in Schlüsselbranchen wie Pharma, Finanzen und Gesundheitswesen benötigen eine Reihe von Fähigkeiten. Wir brauchen auch kaufmännisch denkende technische Vertriebsmitarbeiter, die es verstehen, den entstehenden Markt für Quantenanwendungen voranzutreiben. Auf diese Weise bietet die Quantenindustrie talentierten Wissenschaftlern und Ingenieuren alle möglichen Wege, um sich von herkömmlichen technischen Rollen in Geschäftsentwicklungsaktivitäten zu entwickeln, wenn sie dies wünschen.

Quantentechniker: Skalierung der Talentpipeline für die Industrie

Während Anstrengungen unternommen werden, um Studenten auf Bachelor-, Master- und Doktorandenebene auf Rollen in der Quantentechnik und als Wissenschaftler vorzubereiten, gibt es nur wenige Associate Degree- und spezielle Berufsbildungsprogramme, die speziell auf die Ausbildung von „Quantentechnikern“ ausgerichtet sind. Das ist die wichtigste Erkenntnis daraus Leitfaden zum Aufbau einer Belegschaft für Quantentechniker, eine neue Studie von QED-C, einem Konsortium aus US-amerikanischen und internationalen Interessenvertretern, das darauf abzielt, das Wachstum in der gesamten Lieferkette der Quantenindustrie zu beschleunigen.

Quantentechniker erfüllen in Quantentechnologieunternehmen viele Schlüsselfunktionen, darunter System- und Komponentenfertigung, Gerätemontage, Charakterisierung, Prüfung, Betrieb und Wartung. Darüber hinaus wird in dem Bericht darauf hingewiesen, dass die Nachfrage nach qualifizierten Technikern „erwartet wird, dass die Nachfrage nach qualifizierten Technikern wächst, da die Branche ihre rasante Entwicklung fortsetzt“, und es dringend erforderlich ist, diesen Teil der Belegschaft in naher Zukunft zu vergrößern.

Für die Rolle eines Quantentechnikers sind in der Regel eine Reihe von Fachkenntnissen und -fähigkeiten erforderlich – darunter Erfahrung mit Vakuum-, Kryo- und optischen Systemen sowie Programmier- und Soft Skills. Aktuelle Einstellungsstrategien konzentrieren sich oft auf die Rekrutierung von Kandidaten aus benachbarten Technologiesektoren – darunter Mikroelektronik, Halbleiterfertigung und Photonik – mit internen Hospitationsprogrammen, um neue Mitarbeiter am Arbeitsplatz zu schulen.

Der QED-C-Bericht plädiert jedoch für einen „koordinierteren Ansatz, der speziell darauf ausgerichtet ist, die Quantenarbeitskräfte-Pipeline zu füllen“ und im Gegenzug die Produktivität und die Geschäftsmöglichkeiten, insbesondere in kleineren Unternehmen, zu steigern.

Zu den Empfehlungen in der QED-C-Studie gehören: Definition der Arten von Rollen als Quantentechniker und Investitionen in Marketing, um das Bewusstsein für Karriereverläufe zu stärken; Zuordnung bestehender Schulungsprogramme zu den Kenntnissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten, die Quantentechniker benötigen; und die Schaffung lokaler Partnerschaften zwischen Hochschulbildung, Industrie und dem US-amerikanischen National Laboratory-System. Der Bericht fordert außerdem die Einrichtung eines Akkreditierungsprogramms für Quantentechnologie-Lehrpläne und zusätzliche Mittel für Institutionen, die sich eher auf Quantenausbildung und -ausbildung als auf Forschung konzentrieren.

„Die Herstellung von Quantensystemen ist noch nicht auf die Massenproduktion ausgeweitet“, kommt der Bericht zu dem Schluss. „Daher gehen viele davon aus, dass die Nachfrage nach Quantentechnikern gering oder nicht vorhanden ist. Dies ist ein weit verbreitetes Missverständnis – tatsächlich sind Quantentechnikerrollen in der Experimental- und Prototypenphase von großer Bedeutung.“

Leitfaden zum Aufbau einer Quantentechniker-Belegschaft: Umschulungs- und Weiterbildungsempfehlungen zur Vorbereitung einer Quantentechniker-Belegschaft steht Mitgliedern des QED-C exklusiv zur Verfügung.

QED-C wurde ursprünglich als US-Initiative ins Leben gerufen, hat seine Mitgliedschaft jedoch inzwischen für Organisationen aus 36 gleichgesinnten Ländern geöffnet. Was hat diesen Wandel vorangetrieben?

Quantenforschung und -entwicklung sowie technologische Innovation finden auf globaler Ebene statt, und sicherlich verfügen die USA derzeit nicht über die alleinige Führungsposition oder einen enormen Vorsprung. Wir waren uns – zusammen mit unseren Bundessponsoren – von Anfang an bewusst, dass internationale Partnerschaften letztendlich für den Erfolg der QED-C-Mission von grundlegender Bedeutung sein würden. Ebenso sehen unsere Mitglieder eine globale Chance, wenn es um Märkte, Kunden, Technologiepartner und sogar Investoren geht. Wir bei QED-C versuchen jeden Tag, unseren Mitgliedern dabei zu helfen, in diesen Koordinaten erfolgreich zu sein.

<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="Quantenwege Die Quantenindustrie bietet vielfältige Karrieremöglichkeiten mit einer Reihe von Fähigkeiten, die von Hardwareunternehmen, Softwareunternehmen und letztendlich den kommerziellen Endnutzern von Quantentechnologien benötigt werden. (Mit freundlicher Genehmigung von Oxford Instruments NanoScience)“ title=“Klicken Sie hier, um das Bild im Popup zu öffnen“ href=“https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can -turbocharge-the-technology-roadmap-physics-world-1.jpg“>Ingenieur arbeitet an einem Quantencomputer
Quantenwege Die Quantenindustrie bietet vielfältige Karrieremöglichkeiten mit einer Reihe von Fähigkeiten, die von Hardwareunternehmen, Softwareunternehmen und letztendlich den kommerziellen Endnutzern von Quantentechnologien benötigt werden. (Mit freundlicher Genehmigung von Oxford Instruments NanoScience)

Wie sollten Industrie und Regierung die Forschung und Entwicklung im Bereich Quantencomputing angehen, da unklar ist, welche Plattformtechnologien – supraleitende Schaltkreise, Ionenfallen, photonische Prozessoren oder ähnliches – sich als kommerziell realisierbar erweisen werden?

Für die Regierung liegt der Schwerpunkt auf vorwettbewerblicher Grundlagen- und angewandter Forschung. Das bedeutet, grundlegende Hardware- und Softwaretechnologien zu priorisieren, die auf theoretischem Verständnis, experimentellen Systemen, Gerätedesign und -herstellung basieren – und alle diese Forschungspfade gleichzeitig voranzutreiben. Auf der Industrieseite müssen Unternehmen in der gesamten Lieferkette so schnell wie möglich vom Forschungs- und Entwicklungslabor zu nachhaltigen Umsätzen und langfristigen kommerziellen Anwendungen übergehen.

Ein weiterer Bereich, der gestärkt werden muss, ist die Zusammenarbeit mit den Endnutzern des Quantencomputings in den unterschiedlichsten Branchen – von quantitativer Finanzierung und Versicherung bis hin zu Medizin, Telekommunikation, fortschrittlichen Materialien und anderen. Im Laufe der Zeit wird es viel mehr „Quantennehmer“ als „Quantenmacher“ geben, und alle diese Abnehmer müssen jetzt Pfadfinderteams bilden, um herauszufinden, wie ihre jeweiligen Branchen durch Quantentechnologien revolutioniert werden.

Hören Sie sich das vollständige Interview hier an Physik-Welt Podcast-Kanal: „Quantenwissenschaft und -technologie gedeihen, wenn Industrie und Regierungen ihre Kräfte bündeln".

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