Kvanttiinnovaatio: kuinka strateginen keskittyminen voi turbottaa teknologian tiekartan – Physics World

Kvanttiinnovaatio: kuinka strateginen keskittyminen voi turbottaa teknologian tiekartan – Physics World

Aikaleima: 26. tammikuuta 2024 5

US Quantum Economic Development Consortiumin (QED-C) missiona on mahdollistaa ja kasvattaa vankkaa kvanttipohjaista teollisuutta ja toimitusketjua. Toiminnanjohtaja Celia Merzbacher kertoo Hamish Johnstonille, kuinka QED-C korjaa kvanttiteknologian ja työvoimakapasiteetin puutteita rohkaisemalla yhteistyötä hallituksen, tutkimuksen ja teollisuuden välillä

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Verkoston johtaja Celia Merzbacher on SRI Internationalin johtaman teollisuusvetoisen konsortion QED-C:n toiminnanjohtaja. Monipuolisella jäsenistöllä, joka edustaa teollisuutta, tiedemaailmaa, hallitusta ja muita sidosryhmiä, QED-C pyrkii vauhdittamaan kvanttitutkimusta ja kehitystä, teknologista innovaatiota ja kaupallisia mahdollisuuksia. (Kohteet: QED-C)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg”>Celia Merzbacher
Verkoston johtaja Celia Merzbacher on SRI Internationalin johtaman teollisuusvetoisen konsortion QED-C:n pääjohtaja. Monipuolisella jäsenistöllä, joka edustaa teollisuutta, tiedemaailmaa, hallitusta ja muita sidosryhmiä, QED-C pyrkii vauhdittamaan kvanttitutkimusta ja kehitystä, teknologista innovaatiota ja kaupallisia mahdollisuuksia. (Kohtelias: QED-C)

Miksi on tärkeää, että Yhdysvalloilla ja muilla mailla on kansallinen kvanttitieteen ja -teknologian strategia?

Kvanttimittaus-, kvanttiverkko- ja kvanttilaskentateknologiat lupaavat merkittävästi parantaa kansallista turvallisuutta, mutta myös niiden pitkän aikavälin taloudellisia ja yhteiskunnallisia vaikutuksia. Ala on kuitenkin vielä suhteellisen varhaisessa vaiheessa teknologian kehityksessä. Perustieteen edistymiselle on selkeä vaatimus, joka on pääasiassa valtion rahoituksella tuettua toimintaa. On myös syytä huomata, että kvantti on se, mitä kutsun "monityyppiseksi" yritykseksi. Se on monialainen, monivirastoinen (valtion tuen kannalta), monialainen ja monikansallinen.  Sellaisenaan edistymistä nopeuttavat strategiset, monialaiset ja koordinoidut investoinnit laajaan tutkimusportfolioon. 

Miten maiden tulisi tasapainottaa kansalliset turvallisuusvaatimukset kansainvälisen yhteistyön ja kvanttiteknologian globaalien toimitusketjujen kanssa?

On ymmärrettävää, että kansallisilla eduilla pitäisi olla rooli tiedonkulun hallinnassa tietyissä arkaluonteisissa kvanttikäyttötapauksissa – vaikka viime kädessä kaikki rajoitukset on toteutettava huolellisesti ja samanmielisten maiden kumppanuudessa. Tällä hetkellä tuntuu ennenaikaiselta olla liian rajoittava. On laaja ymmärrys avoimen tiedon jakamisen tarpeesta, T&K-mahdollisuuksista ja tieteen/tekniikan kyvyistä kannustaa monitieteistä yhteistyötä osaamiskeskusten välillä kaikkialla maailmassa.

Kuinka hyvässä asemassa on Yhdysvaltojen nykyinen ponnistelu kvanttitieteen ja -teknologian alalla?

Panosten näkökulmasta katsottuna USA:lla menee hyvin, sillä valtion investoinnit kvanttitutkimukseen ja kehitykseen vuonna 2022 ovat noin 900 miljoonaa dollaria – ja verrattuna valtion ja yksityisen sektorin maailmanlaajuiseen vuosittaiseen kvanttimenoon, jonka arvioidaan olevan noin 30 miljardia dollaria. Myös tuotosten osalta Yhdysvallat kehittyy kilpailukykyisesti ja rekisteröi Kiinan ohella eniten paljon siteerattuja ja vaikuttavia tieteellisiä julkaisuja.

Onko olemassa vaara, että liiallinen hype vahingoittaa kvanttiteollisuuden mainetta?

Tämä on avainkysymys, joka tulee usein esille. Kvanttisektorilla on varmasti paljon jännitystä ja kiinnostusta julkisen ja yksityisen sektorin investointien kasvaessa. Täällä QED-C:ssä emme näe todisteita siitä, mitä voitaisiin kutsua "kuplaksi" – vain tutkijat ja yritykset nousevassa toimitusketjussa raportoivat vakaasta edistymisestä kehityssuunnitelmissaan samalla kun he käsittelivät monia vaikeita teknologia- ja suunnitteluongelmia. tapa. Itse asiassa QED-C:n kaltaisilla organisaatioilla on tässä merkittävä rooli odotusten hallinnassa. Pääasiassa tämä tarkoittaa uskottavien, näyttöön perustuvien tietojen ja mittareiden jakamista edistymisestä, jotta eri sidosryhmillä – politiikan päättäjillä, rahoittajaorganisaatioilla, sijoitusyhteisöllä ja teollisuudella – on tarkka käsitys uusimmasta tekniikasta ja siitä, missä kvanttiteknologia on menossa.

Kvanttityövoimasta on tunnustettu pula ammattitaitoisista työntekijöistä maailmanlaajuisesti. Mitä taitoja tarvitaan kuilun kuromiseen?

On olemassa väärinkäsitys, että työntekijöillä on oltava tohtorin tutkinto – mieluiten fysiikasta – päästäkseen tälle alalle. Näin ei todellakaan ole. Alkuvaiheen kvanttitoimitusketjun valmistajat ja kehittäjät kaipaavat epätoivoisesti tutkijoita, insinöörejä ja teknikoita – erityisesti niitä, joilla on kokemusta vastaavalta alalta – esimerkiksi kryogeniikasta, testauksesta ja mittauksesta, datatieteestä tai piirisuunnittelusta. Lisäksi kohdistetulla koulutuksella ja henkilöstön kehittämisellä on mahdollista, että uransa puolivälissä olevat ammattilaiset voivat siirtyä uralle kvanttiteollisuudessa (katso "Kvanttiteknikot: kykyjen skaalaaminen" alla).

Yksi asia on selvä: kvanttiala on täynnä mahdollisuuksia kunnianhimoisille henkilöille, joilla on erilaisia ​​taitoja, joita tarvitaan laitteisto- ja ohjelmistoyrityksiltä sekä viime kädessä kvanttiteknologian loppukäyttäjiltä keskeisillä toimialoilla, kuten lääketeollisuudessa, rahoituksessa ja terveydenhuollossa. Tarvitsemme myös kaupallisesti ajattelevia teknisiä myyntihenkilöstöä, jotka ymmärtävät, kuinka polttoainetta syntyville kvanttisovellusten markkinoille. Tällä tavalla kvanttiteollisuus tarjoaa lahjakkaille tiedemiehille ja insinööreille kaikenlaisia ​​polkuja kehittyä valtavirran teknisistä rooleista liiketoiminnan kehittämistoimintaan, jos he haluavat.

Kvanttiteknikot: alan kykyjen skaalaaminen

Samalla kun ponnisteluja valmistetaan perustutkinto-, maisteri- ja tohtoritason opiskelijoita kvanttitekniikan ja tiedemiesten rooleihin, on olemassa vain vähän liitännäis- ja erikoisammatillisia koulutusohjelmia, jotka on suunnattu erityisesti "kvanttiteknikon" koulutukseen. Se on tärkein poisto Opas kvanttiteknikon työvoiman rakentamiseen, QED-C:n, yhdysvaltalaisten ja kansainvälisten sidosryhmien konsortion, uusi tutkimus, jonka tavoitteena on nopeuttaa kasvua kvanttiteollisuuden toimitusketjussa.

Kvanttiteknikot suorittavat monia keskeisiä tehtäviä kvanttiteknologiayrityksissä, mukaan lukien järjestelmien ja komponenttien valmistus, laitteiden kokoonpano, karakterisointi, testaus, käyttö ja ylläpito. Raportissa todetaan lisäksi, että ammattitaitoisten teknikkojen kysynnän "odotetaan kasvavan alan jatkaessa nopeaa kehitystään", ja tätä työvoimaa on pikaisesti tarpeen laajentaa lähitulevaisuudessa.

Kvanttiteknikkorooleissa vaaditaan yleensä monia erikoisalojen tietoja ja taitoja – mukaan lukien kokemusta tyhjiö-, kryogeenisistä ja optisista järjestelmistä sekä ohjelmointi- ja pehmeätaidot. Nykyiset rekrytointistrategiat keskittyvät usein hakijoiden rekrytointiin viereisiltä teknologiasektoreilta – muun muassa mikroelektroniikasta, puolijohteiden valmistuksesta ja fotoniikasta – talon sisäisillä varjoohjelmilla, jotka tarjoavat työssä koulutusta uudelle henkilöstölle.

QED-C:n raportti puolustaa kuitenkin "koordinoidumpaa lähestymistapaa, joka on erityisesti suunnattu kvanttityövoimaputken täyttämiseen" ja puolestaan ​​tuottavuuden ja kaupallisten mahdollisuuksien lisäämiseen, erityisesti pienemmissä yrityksissä.

QED-C-tutkimuksen suosituksiin kuuluu: kvanttiteknikon roolien tyyppien määrittely ja markkinointiin investoiminen tietoisuuden lisäämiseksi urakehityksistä; olemassa olevien koulutusohjelmien kartoittaminen kvanttiteknikon tarvitsemiin tietoihin, taitoihin ja kykyihin verrattuna; ja paikallisten kumppanuuksien luominen korkeakoulutuksen, teollisuuden ja Yhdysvaltain kansallisen laboratoriojärjestelmän välille. Mietinnössä vaaditaan myös akkreditointiohjelman perustamista kvanttiteknologian opetussuunnitelmille ja ylimääräistä rahaa laitoksille, jotka keskittyvät kvanttikoulutukseen ja -koulutukseen tutkimuksen sijaan.

"Kvanttijärjestelmien valmistus ei ole vielä skaalautunut suurien volyymien tuotantoon", raportti päättää. ”Sellaisenaan monet olettavat, että kvanttiteknikkojen kysyntä on vähäistä tai sitä ei ole ollenkaan. Tämä on yleinen väärinkäsitys – itse asiassa kvanttiteknikon roolit ovat erittäin tärkeitä kokeellisessa ja prototyyppivaiheessa.

Opas kvanttiteknikon työvoiman rakentamiseen: Uudelleenkoulutus- ja koulutussuositukset kvanttiteknikkojen työvoiman valmistelemiseksi on saatavilla yksinoikeudella QED-C:n jäsenille.

QED-C käynnistettiin alun perin yhdysvaltalaisena aloitteena, mutta on sittemmin avannut jäsenyytensä järjestöille 36:sta samanmielisestä maasta. Mikä on ajanut tämän muutoksen?

Kvantti-t&k- ja teknologiainnovaatioita tapahtuu maailmanlaajuisesti, eikä Yhdysvalloilla ole varmasti tällä hetkellä ainoaa johtoasemaa tai valtavaa etumatkaa. Ymmärsimme alusta alkaen – yhdessä liittovaltion hallituksen sponsoreidemme kanssa – että kansainväliset kumppanuudet olisivat viime kädessä ratkaisevan tärkeitä QED-C-operaation onnistumiselle. Samoin jäsenemme etsivät globaalia mahdollisuutta markkinoiden, asiakkaiden, teknologiakumppaneiden ja jopa sijoittajien suhteen. Pyrimme joka päivä QED-C:ssä auttamaan jäseniämme menestymään näiden koordinaattien mukaisesti.

<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="Kvanttipolut 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”>Insinööri työskentelee kvanttitietokoneella
Kvanttipolut Kvanttiteollisuus on täynnä erilaisia ​​uramahdollisuuksia, ja laitteisto-, ohjelmisto- ja viime kädessä kvanttiteknologian kaupalliset loppukäyttäjät tarvitsevat erilaisia ​​taitoja. (Lupa: Oxford Instruments NanoScience)

Miten teollisuuden ja hallituksen tulisi suhtautua kvanttilaskentaan liittyvään T&K-toimintaan, koska on epäselvää, mitkä alustatekniikat – suprajohtavat piirit, ioniloukut, fotoniprosessorit tai vastaavat – osoittautuvat kaupallisesti kannattaviksi?

Hallituksen painopiste on kilpailua edeltävässä perus- ja soveltavassa tutkimuksessa. Tämä tarkoittaa perustavanlaatuisten laitteisto- ja ohjelmistotekniikoiden priorisoimista teoreettisen ymmärryksen, kokeellisten järjestelmien, laitesuunnittelun ja -valmistuksen tukemana – ja kaikkien näiden tutkimuspolkujen jatkamista samanaikaisesti. Teollisuuden puolella toimitusketjun yritysten on edettävä mahdollisimman nopeasti T&K-laboratoriosta kohti kestäviä tuloja ja pitkäaikaisia ​​kaupallisia sovelluksia.

Toinen alue, jota on vahvistettava, on sitoutuminen kvanttilaskennan loppukäyttäjiin kaikilla eri toimialoilla – kvantitatiivisesta rahoituksesta ja vakuutuksista lääketieteeseen, telekommunikaatioon, edistyksellisiin materiaaleihin ja muuhun. Ajan myötä "kvanttien ottajia" tulee olemaan paljon enemmän kuin "kvanttitekijöitä", ja kaikkien näiden ottajien on nyt perustettava polunetsintäryhmiä selvittääkseen, kuinka kvanttiteknologiat häiritsevät heidän toimialojaan.

Kuuntele koko haastattelu osoitteessa Fysiikan maailma podcast-kanava: "Kvanttitiede ja teknologia kukoistavat, kun teollisuus ja hallitukset yhdistävät voimansa".

Aikaleima:

Lisää aiheesta Fysiikan maailma