Innovazione quantistica: come l'attenzione strategica può potenziare la roadmap tecnologica – Physics World

Innovazione quantistica: come l'attenzione strategica può potenziare la roadmap tecnologica – Physics World

Timestamp: 26 gennaio 2024 5:15

La missione del Consorzio statunitense per lo sviluppo economico quantistico (QED-C) è quella di abilitare e far crescere un’industria e una catena di fornitura robuste e basate sui quantistici. Direttore esecutivo Celia Merzbacher racconta ad Hamish Johnston come QED-C affronta le lacune nelle tecnologie legate ai quanti e nella capacità della forza lavoro incoraggiando la collaborazione tra governo, ricerca e industria

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Leader della rete Celia Merzbacher è direttore esecutivo di QED-C, un consorzio industriale gestito da SRI International. Con un numero diversificato di membri che rappresentano l’industria, il mondo accademico, il governo e altre parti interessate, QED-C sta cercando di accelerare la ricerca e sviluppo quantistico, l’innovazione tecnologica e le opportunità commerciali. (Per gentile concessione: QED-C)” title=”Fare clic per aprire l'immagine nel popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg”>Celia Merzbacher
Leader della rete Celia Merzbacher è direttore esecutivo di QED-C, un consorzio industriale gestito da SRI International. Con un numero diversificato di membri che rappresentano l’industria, il mondo accademico, il governo e altre parti interessate, QED-C sta cercando di accelerare la ricerca e sviluppo quantistico, l’innovazione tecnologica e le opportunità commerciali. (Per gentile concessione: QED-C)

Perché è importante che gli Stati Uniti e altri paesi abbiano una strategia nazionale per la scienza e la tecnologia quantistica?

Le tecnologie di rilevamento quantistico, di rete quantistica e di calcolo quantistico rappresentano una promessa significativa per il miglioramento della sicurezza nazionale, ma anche per il loro impatto economico e sociale a lungo termine. Tuttavia, il settore è ancora in una fase relativamente iniziale in termini di evoluzione tecnologica. C'è una chiara esigenza di progressi nella scienza fondamentale, un'attività sostenuta principalmente da finanziamenti governativi. Vale anche la pena notare che la quantistica è ciò che io chiamo un'impresa “multi-tipo”. È multidisciplinare, multiagenzia (in termini di sostegno governativo), multisettoriale e multinazionale.  Pertanto, i progressi saranno accelerati attraverso investimenti strategici, trasversali e coordinati in un ampio portafoglio di ricerca. 

In che modo i paesi dovrebbero bilanciare i loro requisiti di sicurezza nazionale con la necessità di collaborazione internazionale e catene di approvvigionamento globali nella tecnologia quantistica?

È comprensibile che gli interessi nazionali debbano svolgere un ruolo nel controllo del flusso di informazioni in alcuni casi d’uso quantistici sensibili, anche se, in definitiva, qualsiasi restrizione deve essere implementata con attenzione e in collaborazione tra paesi che la pensano allo stesso modo. In questo momento sembra prematuro essere eccessivamente restrittivi. Esiste un'ampia comprensione della necessità di una condivisione aperta di informazioni, opportunità di ricerca e sviluppo e talenti scientifici/ingegneristici per incoraggiare la collaborazione multidisciplinare tra centri di eccellenza in tutto il mondo.

Quanto è ben posizionato l’attuale impegno degli Stati Uniti nella scienza e tecnologia quantistica?

Considerati dal punto di vista degli input, gli Stati Uniti stanno andando bene, con investimenti pubblici in ricerca e sviluppo quantistico per il 2022 che ammontano a circa 900 milioni di dollari – e rispetto a una spesa globale aggregata annua per la quantistica nel settore governativo e privato stimata in circa 30 miliardi di dollari. Anche in termini di risultati, gli Stati Uniti si stanno delineando in modo competitivo, registrando il maggior numero di pubblicazioni scientifiche altamente citate e di grande impatto insieme alla Cina.

C’è il pericolo che un’eccessiva pubblicità danneggi la reputazione dell’industria quantistica?

Questa è una domanda chiave che emerge spesso. C’è sicuramente molto entusiasmo e interesse intorno al settore quantistico, con livelli crescenti di investimenti nel settore pubblico e privato. Qui a QED-C, non vediamo prove di quella che potrebbe essere definita una “bolla” – solo ricercatori e aziende all’interno della catena di approvvigionamento emergente che riferiscono progressi costanti sulle loro tabelle di marcia di sviluppo mentre affrontano molti difficili problemi tecnologici e ingegneristici lungo il percorso. modo. In effetti, organizzazioni come QED-C hanno un ruolo significativo da svolgere qui nella gestione delle aspettative. Principalmente, ciò significa condividere dati e parametri credibili e basati sull’evidenza sui progressi in modo che le diverse parti interessate – politici, agenzie di finanziamento, comunità degli investitori e industria – abbiano una comprensione granulare dello stato dell’arte e dove la tecnologia quantistica si sta dirigendo.

Esiste una carenza riconosciuta di lavoratori qualificati nella forza lavoro quantistica in tutto il mondo. Quali competenze sono necessarie per colmare il divario?

C'è un'idea sbagliata secondo cui i lavoratori devono avere un dottorato di ricerca – preferibilmente in fisica – per entrare in questo campo. Non è assolutamente così. Produttori e sviluppatori all’interno della catena di fornitura quantistica in fase iniziale sono alla disperata ricerca di scienziati, ingegneri e tecnici – soprattutto quelli con esperienza in un campo correlato – ad esempio criogenia, test e misurazioni, scienza dei dati o progettazione di circuiti. Inoltre, con una formazione mirata e uno sviluppo del personale, è possibile per i professionisti a metà carriera in discipline correlate intraprendere una carriera nel settore quantistico (vedere “Tecnici quantistici: ampliare la pipeline dei talenti”, di seguito).

Una cosa è chiara: il settore quantistico è ricco di opportunità per individui ambiziosi, con una gamma di competenze necessarie all’interno delle aziende di hardware, di software e, in ultima analisi, degli utenti finali delle tecnologie quantistiche in settori verticali chiave come quello farmaceutico, finanziario e sanitario. Abbiamo anche bisogno di personale tecnico-commerciale con una mentalità commerciale che capisca come alimentare il nascente mercato delle applicazioni quantistiche. In questo modo, l’industria quantistica offre tutti i tipi di percorsi affinché scienziati e ingegneri di talento possano evolversi dai ruoli tecnici tradizionali alle attività di sviluppo aziendale, se lo desiderano.

Tecnici quantistici: ampliare la pipeline di talenti per l’industria

Mentre sono in corso sforzi per preparare gli studenti a livello universitario, master e di dottorato per ruoli di ingegneria quantistica e di scienziato, ci sono pochi programmi di laurea associata e di formazione professionale specialistica orientati specificamente alla formazione di “tecnici quantistici”. Questo è il principale vantaggio Guida per creare una forza lavoro di tecnici quantistici, un nuovo studio di QED-C, un consorzio di stakeholder statunitensi e internazionali che mira ad accelerare la crescita lungo la catena di fornitura dell’industria quantistica.

I tecnici quantistici svolgono molte funzioni chiave nelle aziende di tecnologia quantistica, tra cui la fabbricazione di sistemi e componenti, l'assemblaggio di dispositivi, la caratterizzazione, i test, il funzionamento e la manutenzione. Inoltre, osserva il rapporto, la domanda di tecnici qualificati “è destinata a crescere man mano che l'industria continua il suo rapido sviluppo”, con l'urgente necessità di ridimensionare questa parte della forza lavoro nel breve termine.

Una serie di conoscenze e competenze specialistiche sono comunemente richieste per i ruoli di tecnico quantistico, inclusa l'esperienza con sistemi di vuoto, criogenici e ottici, nonché programmazione e competenze trasversali. Le attuali strategie di assunzione si concentrano spesso sul reclutamento di candidati provenienti da settori tecnologici adiacenti – tra cui la microelettronica, la produzione di semiconduttori e la fotonica – con programmi di affiancamento interni per fornire formazione sul posto di lavoro al nuovo personale.

Il rapporto QED-C sostiene, tuttavia, un “approccio più coordinato specificamente orientato a riempire il flusso di forza lavoro quantistica” e, di conseguenza, ad aumentare la produttività e le opportunità commerciali, soprattutto all’interno delle aziende più piccole.

Le raccomandazioni nello studio QED-C includono: definire i tipi di ruoli dei tecnici quantistici e investire nel marketing per creare consapevolezza sulle traiettorie di carriera; mappatura dei programmi di formazione esistenti rispetto alle conoscenze, competenze e abilità di cui hanno bisogno i tecnici quantistici; e la creazione di partenariati locali tra l'istruzione superiore, l'industria e il sistema dei laboratori nazionali degli Stati Uniti. Il rapporto richiede inoltre l’istituzione di un programma di accreditamento per i programmi di studio sulla tecnologia quantistica e denaro extra per le istituzioni focalizzate sulla formazione e sull’istruzione quantistica piuttosto che sulla ricerca.

“La produzione di sistemi quantistici non è ancora arrivata alla produzione di grandi volumi”, conclude il rapporto. “Pertanto, molti presumono che la domanda di tecnici quantistici sia bassa o inesistente. Questo è un malinteso comune: in effetti, i ruoli dei tecnici quantistici sono molto rilevanti nelle fasi sperimentali e di prototipo”.

Guida alla creazione di una forza lavoro di tecnici quantistici: raccomandazioni di riqualificazione e miglioramento delle competenze per preparare una forza lavoro di tecnici quantistici è disponibile in esclusiva per i membri di QED-C.

QED-C è stato originariamente lanciato come iniziativa statunitense, ma da allora ha aperto la sua adesione a organizzazioni provenienti da 36 paesi con interessi simili. Cosa ha guidato questo cambiamento?

La ricerca e sviluppo quantistica e l’innovazione tecnologica stanno avvenendo su scala globale e certamente gli Stati Uniti, in questo momento, non hanno l’unica posizione di leadership o un enorme vantaggio. Abbiamo riconosciuto fin dall’inizio – insieme ai nostri sponsor del governo federale – che i partenariati internazionali sarebbero stati fondamentali per il successo della missione QED-C. Allo stesso modo, i nostri membri guardano a un’opportunità globale in termini di mercati, clienti, partner tecnologici e persino investitori. Aiutare i nostri membri ad avere successo lungo queste coordinate è ciò che cerchiamo di fare ogni giorno in 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="Percorsi quantistici L’industria quantistica è ricca di diverse opportunità di carriera, con una gamma di competenze necessarie alle aziende di hardware, alle società di software e, in ultima analisi, agli utenti finali commerciali delle tecnologie quantistiche. (Per gentile concessione: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Fare clic per aprire l'immagine in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can -turbocharge-the-technology-roadmap-physical-world-1.jpg”>Ingegnere che lavora su un computer quantistico
Percorsi quantistici L’industria quantistica è ricca di diverse opportunità di carriera, con una gamma di competenze necessarie alle aziende di hardware, alle società di software e, in ultima analisi, agli utenti finali commerciali delle tecnologie quantistiche. (Per gentile concessione: Oxford Instruments NanoScience)

In che modo l’industria e il governo dovrebbero affrontare la ricerca e sviluppo sull’informatica quantistica, dato che non è chiaro quali tecnologie di piattaforma (circuiti superconduttori, trappole ioniche, processori fotonici o simili) si dimostreranno commercialmente valide?

Per il governo, l’attenzione è posta sulla ricerca di base e applicata precompetitiva. Ciò significa dare priorità alle tecnologie hardware e software fondamentali, sostenute dalla comprensione teorica, dai sistemi sperimentali, dalla progettazione e dalla fabbricazione dei dispositivi, e portare avanti tutti questi percorsi di ricerca contemporaneamente. Dal lato dell’industria, nel frattempo, le aziende lungo tutta la catena di fornitura devono progredire il più rapidamente possibile dal laboratorio di ricerca e sviluppo verso ricavi sostenibili e applicazioni commerciali a lungo termine.

Un’altra area che deve essere rafforzata è il coinvolgimento degli utenti finali dell’informatica quantistica in tutti i tipi di settori diversi: dalla finanza quantitativa e assicurativa alla medicina, alle telecomunicazioni, ai materiali avanzati e al resto. Nel corso del tempo, ci saranno molti più “acquirenti quantistici” che “creatori quantistici” e tutti questi acquirenti dovranno creare ora team pionieri per capire come i loro rispettivi settori saranno sconvolti dalle tecnologie quantistiche.

Ascolta l'intervista completa su Mondo della fisica canale podcast: “La scienza e la tecnologia quantistica prosperano quando l’industria e i governi uniscono le forze".

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