Kvanteinnovasjon: hvordan strategisk fokus kan sette turbo på teknologiens veikart – Physics World

Kvanteinnovasjon: hvordan strategisk fokus kan sette turbo på teknologiens veikart – Physics World

Tidsstempel: 26. januar 2024 5:15

Oppdraget til US Quantum Economic Development Consortium (QED-C) er å muliggjøre og utvikle en robust kvantebasert industri og forsyningskjede. Daglig leder Celia Merzbacher forteller Hamish Johnston hvordan QED-C adresserer hull i kvanterelaterte teknologier og arbeidsstyrkekapasitet ved å oppmuntre til samarbeid mellom myndigheter, 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="Nettverksleder Celia Merzbacher er administrerende direktør for QED-C, et industridrevet konsortium administrert av SRI International. Med et mangfoldig medlemskap som representerer industri, akademia, myndigheter og andre interessenter, søker QED-C å akselerere kvante-FoU, teknologiinnovasjon og kommersielle muligheter. (Courtesy: QED-C)” title=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg">Celia Merzbacher
Nettverksleder Celia Merzbacher er administrerende direktør for QED-C, et industridrevet konsortium administrert av SRI International. Med et mangfoldig medlemskap som representerer industri, akademia, myndigheter og andre interessenter, søker QED-C å akselerere kvante-FoU, teknologiinnovasjon og kommersielle muligheter. (Med tillatelse: QED-C)

Hvorfor er det viktig for USA og andre land å ha en nasjonal strategi for kvantevitenskap og -teknologi?

Kvantesansing, kvantenettverk og kvantedatabehandlingsteknologier har betydelig løfte om å forbedre nasjonal sikkerhet, men også for deres langsiktige økonomiske og samfunnsmessige konsekvenser. Feltet er imidlertid fortsatt på et relativt tidlig stadium når det gjelder teknologiutvikling. Det er et klart krav til fremskritt innen grunnleggende vitenskap, en aktivitet støttet av statlige midler i hovedsak. Det er også verdt å merke seg at kvante er det jeg kaller en "multi-type" bestrebelse. Det er tverrfaglig, multibyrå (i form av statlig støtte), multisektor og multinasjonalt.  Som sådan vil fremgangen akselereres gjennom strategiske, tverrgående og koordinerte investeringer i en bred forskningsportefølje. 

Hvordan bør land balansere sine nasjonale sikkerhetskrav med behovet for internasjonalt samarbeid og globale forsyningskjeder innen kvanteteknologi?

Det er forståelig at nasjonale interesser bør spille en rolle i å kontrollere informasjonsflyten i visse sensitive kvantebrukstilfeller – men til syvende og sist må eventuelle restriksjoner implementeres nøye og i partnerskap mellom likesinnede land. Akkurat nå føles det for tidlig å være for restriktiv. Det er en bred forståelse av behovet for åpen deling av informasjon, FoU-muligheter og vitenskaps-/ingeniørtalent for å oppmuntre til tverrfaglig samarbeid mellom ekspertisesentre over hele verden.

Hvor godt posisjonert er den nåværende amerikanske innsatsen innen kvantevitenskap og teknologi?

Sett fra et input-perspektiv går det bra med USA, med statlige investeringer i kvante-FoU for 2022 på rundt 900 millioner dollar – og sammenlignet med et samlet årlig globalt kvanteforbruk på tvers av offentlig og privat sektor anslått til rundt 30 milliarder dollar. Når det gjelder utganger også, er USA i ferd med å forme seg konkurransedyktig, og registrerer det største antallet høyt siterte vitenskapelige publikasjoner med stor innvirkning sammen med Kina.

Er det fare for at for mye hype skader omdømmet til kvanteindustrien?

Dette er et sentralt spørsmål og et som dukker opp ofte. Det er absolutt mye spenning og interesse rundt kvantesektoren, med økende nivåer av offentlige og private investeringer. Her på QED-C ser vi ikke bevis på det som kan kalles en "boble" - bare forskere og selskaper i den fremvoksende forsyningskjeden rapporterer jevn fremgang på sine utviklingsveikart samtidig som de tar tak i mange tøffe teknologi- og ingeniørproblemer. vei. Faktisk har organisasjoner som QED-C en betydelig rolle å spille her i å håndtere forventninger. Det betyr først og fremst å dele troverdige, evidensbaserte data og beregninger om fremgang, slik at ulike interessenter – beslutningstakere, finansieringsbyråer, investeringsmiljøet og industrien – har en detaljert forståelse av det siste og hvor kvanteteknologi er på vei.

Det er en erkjent mangel på dyktige arbeidere i kvantearbeidsstyrken over hele verden. Hvilke ferdigheter trengs for å bygge bro?

Det er en misforståelse at arbeidere må ha en doktorgrad – helst i fysikk – for å komme inn på dette feltet. Det er absolutt ikke tilfelle. Produsenter og utviklere innenfor den tidlige kvanteforsyningskjeden er desperate etter forskere, ingeniører og teknikere – spesielt de med erfaring innen et relatert felt – for eksempel kryogenikk, test og måling, datavitenskap eller kretsdesign. Dessuten, med målrettet opplæring og personalutvikling er det mulig for profesjonelle midtkarriere innen relaterte disipliner å svinge inn i en karriere i kvanteindustrien (se "Kvanteteknikere: skalering av talentpipeline", nedenfor).

En ting er klart: kvantesektoren er full av muligheter for ambisiøse individer, med en rekke ferdigheter som trengs innen maskinvareselskaper, programvareselskaper og til slutt sluttbrukerne av kvanteteknologier i nøkkelvertikaler som farma, finans og helsevesen. Vi trenger også kommersielt anlagte tekniske selgere som forstår hvordan de kan drive det gryende markedet for kvanteapplikasjoner. På denne måten tilbyr kvanteindustrien alle slags veier for talentfulle forskere og ingeniører til å utvikle seg fra vanlige tekniske roller til forretningsutviklingsaktiviteter hvis de velger det.

Kvanteteknikere: skalering av talentpipeline for industrien

Mens arbeidet pågår for å forberede studenter på bachelor-, master- og PhD-nivå for kvanteingeniør- og vitenskapsroller, er det få tilknyttede grader og spesialiserte yrkesutdanningsprogrammer rettet spesielt mot opplæring av "kvanteteknikere". Det er den viktigste take-away fra Veiledning for å bygge en kvantetekniker-arbeidsstyrke, en ny studie fra QED-C, et konsortium av amerikanske og internasjonale interessenter som har som mål å fremskynde vekst på tvers av kvanteindustriens forsyningskjede.

Kvanteteknikere fyller mange nøkkelfunksjoner i kvanteteknologiselskaper, inkludert system- og komponentfabrikasjon, enhetsmontering, karakterisering, testing, drift og vedlikehold. Dessuten, bemerker rapporten, etterspørselen etter dyktige teknikere "forventes å vokse etter hvert som industrien fortsetter sin raske utvikling", med et presserende behov for å skalere denne delen av arbeidsstyrken på kort sikt.

En rekke spesialiserte domenekunnskaper og ferdigheter er vanligvis nødvendig for kvanteteknikerroller – inkludert erfaring med vakuum, kryogene og optiske systemer, samt programmering og myke ferdigheter. Nåværende ansettelsesstrategier fokuserer ofte på å rekruttere kandidater fra tilstøtende teknologisektorer – mikroelektronikk, halvlederproduksjon og fotonikk blant dem – med interne skyggeprogrammer for å gi opplæring på jobben for nye ansatte.

QED-C-rapporten argumenterer imidlertid for en "mer koordinert tilnærming spesifikt rettet mot å fylle kvantearbeidsstyrken" og i sin tur øke produktiviteten og kommersielle muligheter, spesielt innenfor mindre selskaper.

Anbefalinger i QED-C-studien inkluderer: definere typer kvanteteknikerroller og investering i markedsføring for å bygge bevissthet om karrierebaner; kartlegging av eksisterende treningsprogrammer kontra kunnskapen, ferdighetene og evnene som kvanteteknikere trenger; og skape lokale partnerskap mellom høyere utdanning, industri og US National Laboratory-systemet. Rapporten etterlyser også etablering av et akkrediteringsprogram for læreplaner for kvanteteknologi og ekstra penger for institusjoner som fokuserer på kvantetrening og utdanning fremfor forskning.

"Produksjon av kvantesystemer har ennå ikke skalert til høyvolumsproduksjon," konkluderer rapporten. "Som sådan antar mange at etterspørselen etter kvanteteknikere er lav eller ikke-eksisterende. Dette er en vanlig misforståelse – faktisk er kvanteteknikerroller svært relevante i eksperimentelle og prototypestadier.»

Veiledning for å bygge en kvantetekniker-arbeidsstyrke: Omkompetanse og oppgraderingsanbefalinger for å forberede en arbeidsstyrke av kvanteteknikere er tilgjengelig på eksklusiv basis for medlemmer av QED-C.

QED-C ble opprinnelig lansert som et amerikansk initiativ, men har siden åpnet sitt medlemskap for organisasjoner fra 36 likesinnede land. Hva har drevet dette skiftet?

Quantum R&D og teknologiinnovasjon skjer på global skala, og USA har absolutt ikke på dette tidspunktet den eneste lederposisjonen eller et enormt forsprang. Vi erkjente fra begynnelsen – sammen med våre føderale regjeringssponsorer – at internasjonale partnerskap til syvende og sist ville være grunnleggende for suksessen til QED-C-oppdraget. På samme måte ser våre medlemmer på en global mulighet når det gjelder markeder, kunder, teknologipartnere og til og med investorer. Å hjelpe våre medlemmer med å lykkes langs disse koordinatene er det vi prøver å gjøre 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="Kvanteveier Kvanteindustrien er full av ulike karrieremuligheter, med en rekke ferdigheter som trengs på tvers av maskinvareselskaper, programvareselskaper og, til syvende og sist, de kommersielle sluttbrukerne av kvanteteknologier. (Courtesy: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Klikk for å åpne bildet i 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 som jobber på en kvantedatamaskin
Kvanteveier Kvanteindustrien er full av ulike karrieremuligheter, med en rekke ferdigheter som trengs på tvers av maskinvareselskaper, programvareselskaper og, til syvende og sist, de kommersielle sluttbrukerne av kvanteteknologier. (Med tillatelse: Oxford Instruments NanoScience)

Hvordan bør industri og myndigheter nærme seg FoU på kvantedatabehandling gitt at det er uklart hvilke plattformteknologier – superledende kretser, ionefeller, fotoniske prosessorer eller lignende – som vil vise seg kommersielt levedyktige?

For myndighetene er fokuset på pre-konkurransedyktig grunnforskning og anvendt forskning. Det betyr å prioritere grunnleggende maskinvare- og programvareteknologier, underbygget av teoretisk forståelse, eksperimentelle systemer, enhetsdesign og fabrikasjon – og å presse langs alle disse forskningsveiene samtidig. På industrisiden, i mellomtiden, må selskaper over hele forsyningskjeden utvikle seg så raskt som mulig fra FoU-laboratoriet mot bærekraftige inntekter og langsiktige kommersielle applikasjoner.

Et annet område som må styrkes er engasjementet med sluttbrukerne av kvantedatabehandling i alle slags forskjellige bransjer – fra kvantitativ finans og forsikring til medisin, telekom, avanserte materialer og resten. Over tid vil det være mange flere «kvantetakere» enn «kvantemakere», og alle disse må sette opp stifinnerteam nå for å finne ut hvordan deres respektive industrier vil bli forstyrret av kvanteteknologier.

Hør hele intervjuet på Fysikkens verden podcast kanal: "Kvantevitenskap og -teknologi trives når industri og myndigheter slår seg sammen".

Tidstempel:

Mer fra Fysikkens verden