Kwantuminnovatie: hoe strategische focus de technologische roadmap een boost kan geven – Physics World

Kwantuminnovatie: hoe strategische focus de technologische roadmap een boost kan geven – Physics World

Tijdstempel: 26 januari 2024 5:15 uur

De missie van het Amerikaanse Quantum Economic Development Consortium (QED-C) is het mogelijk maken en laten groeien van een robuuste, op kwantum gebaseerde industrie en toeleveringsketen. Uitvoerend directeur Celia Merzbacher vertelt Hamish Johnston hoe QED-C hiaten in kwantumgerelateerde technologieën en personeelscapaciteit aanpakt door samenwerking tussen overheid, onderzoek en industrie aan te moedigen

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Netwerk leider Celia Merzbacher is uitvoerend directeur van QED-C, een door de industrie aangestuurd consortium beheerd door SRI International. Met een divers lidmaatschap dat de industrie, de academische wereld, de overheid en andere belanghebbenden vertegenwoordigt, probeert QED-C kwantum-R&D, technologische innovatie en commerciële kansen te versnellen. (Met dank aan: QED-C)” title=”Klik om afbeelding in pop-up te openen” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg”>Celia Merzbacher
Netwerk leider Celia Merzbacher is uitvoerend directeur van QED-C, een door de industrie aangestuurd consortium beheerd door SRI International. Met een divers lidmaatschap dat de industrie, de academische wereld, de overheid en andere belanghebbenden vertegenwoordigt, probeert QED-C kwantum-R&D, technologische innovatie en commerciële kansen te versnellen. (Met dank aan: QED-C)

Waarom is het belangrijk dat de VS en andere landen een nationale strategie voor kwantumwetenschap en -technologie hebben?

Kwantumdetectie-, kwantumnetwerk- en kwantumcomputertechnologieën houden grote beloften in voor het verbeteren van de nationale veiligheid, maar ook voor hun economische en maatschappelijke gevolgen op de lange termijn. Wat de technologische evolutie betreft, bevindt het vakgebied zich echter nog in een relatief vroeg stadium. Er is een duidelijke behoefte aan vooruitgang in de fundamentele wetenschap, een activiteit die grotendeels wordt ondersteund door overheidsfinanciering. Het is ook vermeldenswaard dat kwantum wat ik een ‘multi-type’ onderneming noem is. Het is multidisciplinair, multi-agency (in termen van overheidssteun), multisectoraal en multinationaal.  Als zodanig zal de vooruitgang worden versneld door strategische, transversale en gecoördineerde investeringen in een brede onderzoeksportfolio. 

Hoe moeten landen hun nationale veiligheidseisen in evenwicht brengen met de behoefte aan internationale samenwerking en mondiale toeleveringsketens op het gebied van kwantumtechnologie?

Het is begrijpelijk dat nationale belangen een rol zouden moeten spelen bij het controleren van de informatiestroom in bepaalde gevoelige kwantumgebruiksgevallen – hoewel uiteindelijk alle beperkingen zorgvuldig en in partnerschap tussen gelijkgestemde landen moeten worden geïmplementeerd. Op dit moment voelt het voorbarig om al te restrictief te zijn. Er bestaat een breed begrip van de noodzaak van het open delen van informatie, R&D-mogelijkheden en wetenschappelijk/technisch talent om multidisciplinaire samenwerking tussen kenniscentra over de hele wereld te stimuleren.

Hoe goed gepositioneerd zijn de huidige Amerikaanse inspanningen op het gebied van de kwantumwetenschap en -technologie?

Vanuit een inputperspectief bekeken doen de VS het goed, waarbij de overheidsinvesteringen in kwantum-R&D voor 2022 ongeveer 900 miljoen dollar bedragen – en vergeleken met de totale jaarlijkse mondiale uitgaven aan kwantum door de overheid en de particuliere sector geschat op ongeveer 30 miljard dollar. Ook wat de output betreft, zijn de Verenigde Staten zich op concurrentiegebied aan het ontwikkelen en registreren ze samen met China de grootste aantallen sterk geciteerde wetenschappelijke publicaties met grote impact.

Bestaat het gevaar dat te veel hype de reputatie van de kwantumindustrie schaadt?

Dit is een belangrijke vraag die vaak opduikt. Er is zeker veel opwinding en interesse rond de kwantumsector, met een groeiend niveau van investeringen in de publieke en private sector. Hier bij QED-C zien we geen bewijs van wat een ‘bubbel’ zou kunnen worden genoemd – alleen onderzoekers en bedrijven binnen de opkomende toeleveringsketen rapporteren gestage vooruitgang op hun ontwikkelingsroutekaarten, terwijl ze tegelijkertijd een heleboel lastige technologische en technische problemen aanpakken. manier. In feite hebben organisaties als QED-C hier een belangrijke rol te spelen bij het managen van verwachtingen. Dat betekent in de eerste plaats het delen van geloofwaardige, empirisch onderbouwde gegevens en maatstaven over de vooruitgang, zodat diverse belanghebbenden – beleidsmakers, financieringsinstanties, de investeringsgemeenschap en de industrie – een gedetailleerd inzicht krijgen in de stand van de techniek en waar de kwantumtechnologie zich bevindt. is op weg.

Er is wereldwijd een erkend tekort aan geschoolde werknemers in de kwantumarbeidskrachten. Welke vaardigheden zijn nodig om de kloof te overbruggen?

Er bestaat een misvatting dat werknemers een doctoraat moeten hebben – bij voorkeur in de natuurkunde – om dit vakgebied te betreden. Dat is absoluut niet het geval. Fabrikanten en ontwikkelaars binnen de kwantumtoeleveringsketen in een vroeg stadium zijn wanhopig op zoek naar wetenschappers, ingenieurs en technici – vooral degenen met ervaring op een gerelateerd gebied – bijvoorbeeld cryogene techniek, testen en meten, datawetenschap of circuitontwerp. Bovendien is het met gerichte training en personeelsontwikkeling mogelijk voor professionals uit het midden van de loopbaan in aanverwante disciplines om een ​​carrière in de kwantumindustrie te beginnen (zie “Kwantumtechnici: de talentpijplijn opschalen”, hieronder).

Eén ding is duidelijk: de kwantumsector biedt volop kansen voor ambitieuze individuen, met een scala aan vaardigheden die nodig zijn bij hardwarebedrijven, softwarebedrijven en, uiteindelijk, de eindgebruikers van kwantumtechnologieën in belangrijke branches als de farmaceutische industrie, de financiële sector en de gezondheidszorg. We hebben ook commercieel ingestelde technische verkopers nodig die begrijpen hoe we de opkomende markt voor kwantumtoepassingen kunnen voeden. Op deze manier biedt de kwantumindustrie allerlei mogelijkheden voor getalenteerde wetenschappers en ingenieurs om van reguliere technische rollen te evolueren naar bedrijfsontwikkelingsactiviteiten als ze dat willen.

Kwantumtechnici: de talentpijplijn voor de industrie opschalen

Hoewel er inspanningen worden gedaan om studenten op bachelor-, master- en PhD-niveau voor te bereiden op kwantumtechniek en wetenschapperrollen, zijn er weinig associate degree- en gespecialiseerde beroepsonderwijsprogramma's die specifiek gericht zijn op de opleiding van 'kwantumtechnici'. Dat is het belangrijkste uitgangspunt Gids voor het opbouwen van een personeelsbestand van kwantumtechnici, een nieuwe studie van QED-C, een consortium van Amerikaanse en internationale belanghebbenden dat tot doel heeft de groei in de toeleveringsketen van de kwantumindustrie te versnellen.

Kwantumtechnici vervullen veel sleutelfuncties in kwantumtechnologiebedrijven, waaronder de fabricage van systemen en componenten, de assemblage van apparaten, karakterisering, testen, bediening en onderhoud. Bovendien, zo merkt het rapport op, wordt verwacht dat de vraag naar geschoolde technici “zal groeien naarmate de industrie haar snelle ontwikkeling voortzet”, met een dringende noodzaak om dit deel van de beroepsbevolking op korte termijn uit te breiden.

Voor kwantumtechnici is doorgaans een reeks specialistische domeinkennis en -vaardigheden vereist, waaronder ervaring met vacuüm-, cryogene en optische systemen, evenals programmeer- en zachte vaardigheden. De huidige wervingsstrategieën zijn vaak gericht op het werven van kandidaten uit aangrenzende technologiesectoren – waaronder micro-elektronica, halfgeleiderproductie en fotonica – met interne meeloopprogramma's om nieuw personeel on-the-job training te bieden.

Het QED-C-rapport pleit echter voor een “meer gecoördineerde aanpak die specifiek gericht is op het vullen van de kwantumarbeidspijplijn” en op zijn beurt om de productiviteit en commerciële kansen te vergroten, vooral binnen kleinere bedrijven.

Aanbevelingen in het QED-C-onderzoek zijn onder meer: ​​het definiëren van de soorten rollen van kwantumtechnici en het investeren in marketing om het bewustzijn over loopbaantrajecten te vergroten; het in kaart brengen van bestaande trainingsprogramma’s versus de kennis, vaardigheden en capaciteiten die kwantumtechnici nodig hebben; en het creëren van lokale partnerschappen tussen het hoger onderwijs, de industrie en het Amerikaanse nationale laboratoriumsysteem. Het rapport roept ook op tot het opzetten van een accreditatieprogramma voor curricula op het gebied van kwantumtechnologie en tot extra geld voor instellingen die zich richten op kwantumtraining en -onderwijs in plaats van op onderzoek.

“De productie van kwantumsystemen is nog niet opgeschaald naar grootschalige productie”, concludeert het rapport. “Velen gaan er daarom van uit dat de vraag naar kwantumtechnici laag of onbestaande is. Dit is een veel voorkomende misvatting; in feite zijn de rollen van kwantumtechnici zeer relevant in de experimentele en prototypefase.”

Gids voor het opbouwen van een personeelsbestand van kwantumtechnici: aanbevelingen voor omscholing en bijscholing om een ​​personeelsbestand van kwantumtechnici voor te bereiden is op exclusieve basis beschikbaar voor leden van QED-C.

QED-C werd oorspronkelijk gelanceerd als een Amerikaans initiatief, maar heeft sindsdien zijn lidmaatschap opengesteld voor organisaties uit 36 ​​gelijkgestemde landen. Wat heeft deze verschuiving veroorzaakt?

Kwantumonderzoek en -ontwikkeling en technologische innovatie vinden op mondiale schaal plaats en de VS hebben op dit moment zeker niet de enige leidende positie of een enorme voorsprong. We hebben vanaf het begin – samen met onze sponsors van de federale overheid – erkend dat internationale partnerschappen uiteindelijk van fundamenteel belang zouden zijn voor het succes van de QED-C-missie. Onze leden kijken ook naar mondiale kansen als het gaat om markten, klanten, technologiepartners en zelfs investeerders. Onze leden helpen slagen langs deze coördinaten is wat we elke dag proberen te doen bij 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="Kwantumpaden De kwantumindustrie bruist van diverse carrièremogelijkheden, waarbij een scala aan vaardigheden nodig is bij hardwarebedrijven, softwarebedrijven en, uiteindelijk, de commerciële eindgebruikers van kwantumtechnologieën. (Met dank aan: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Klik om afbeelding in pop-up te openen” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can -turbocharge-the-technology-roadmap-physics-world-1.jpg”>Ingenieur werkt aan een kwantumcomputer
Kwantumpaden De kwantumindustrie bruist van diverse carrièremogelijkheden, waarbij een scala aan vaardigheden nodig is bij hardwarebedrijven, softwarebedrijven en, uiteindelijk, de commerciële eindgebruikers van kwantumtechnologieën. (Met dank aan: Oxford Instruments NanoScience)

Hoe moeten de industrie en de overheid R&D op het gebied van kwantumcomputing benaderen, aangezien het onduidelijk is welke platformtechnologieën – supergeleidende circuits, ionenvallen, fotonische processors en dergelijke – commercieel levensvatbaar zullen blijken?

Voor de overheid ligt de focus op precompetitief fundamenteel en toegepast onderzoek. Dat betekent dat we prioriteit moeten geven aan fundamentele hardware- en softwaretechnologieën, ondersteund door theoretisch inzicht, experimentele systemen, ontwerp en fabricage van apparaten – en dat we al deze onderzoekstrajecten tegelijkertijd moeten voortzetten. Aan de industriële kant moeten bedrijven in de hele toeleveringsketen intussen zo snel mogelijk evolueren van het R&D-laboratorium naar duurzame inkomsten en commerciële toepassingen op de lange termijn.

Een ander gebied dat moet worden versterkt is de betrokkenheid bij de eindgebruikers van kwantumcomputing in allerlei uiteenlopende industrieën – van kwantitatieve financiën en verzekeringen tot medicijnen, telecom, geavanceerde materialen en de rest. In de loop van de tijd zullen er veel meer ‘kwantumnemers’ zijn dan ‘kwantummakers’ en al die afnemers moeten nu pathfinder-teams opzetten om erachter te komen hoe hun respectieve industrieën zullen worden ontwricht door kwantumtechnologieën.

Luister naar het volledige interview op de Natuurkunde wereld podcastkanaal: “Kwantumwetenschap en -technologie gedijen wanneer industrie en overheden hun krachten bundelen'.

Tijdstempel:

Meer van Natuurkunde wereld