Innowacje kwantowe: jak strategiczne skupienie może przyspieszyć plan rozwoju technologii – Świat Fizyki

Innowacje kwantowe: jak strategiczne skupienie może przyspieszyć plan rozwoju technologii – Świat Fizyki

Znacznik czasu: 26 stycznia 2024 5:15

Misją amerykańskiego konsorcjum na rzecz rozwoju gospodarczego kwantowego (QED-C) jest umożliwienie i rozwój solidnego przemysłu i łańcucha dostaw opartego na technologiach kwantowych. Dyrektor wykonawczy Celię Merzbacher opowiada Hamishowi Johnstonowi, w jaki sposób QED-C wypełnia luki w technologiach kwantowych i potencjale siły roboczej, zachęcając do współpracy między rządem, badaniami i przemysłem

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Lider sieci Celia Merzbacher jest dyrektorem wykonawczym QED-C, konsorcjum branżowego zarządzanego przez SRI International. Dzięki zróżnicowanemu członkostwu reprezentującemu przemysł, środowisko akademickie, rząd i inne zainteresowane strony, QED-C stara się przyspieszyć kwantowe prace badawczo-rozwojowe, innowacje technologiczne i możliwości komercyjne. (Dzięki uprzejmości: QED-C)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg”>Celię Merzbacher
Lider sieci Celia Merzbacher jest dyrektorem wykonawczym QED-C, konsorcjum branżowego zarządzanego przez SRI International. Dzięki zróżnicowanemu członkostwu reprezentującemu przemysł, środowisko akademickie, rząd i inne zainteresowane strony, QED-C stara się przyspieszyć kwantowe prace badawczo-rozwojowe, innowacje technologiczne i możliwości komercyjne. (Dzięki uprzejmości: QED-C)

Dlaczego dla Stanów Zjednoczonych i innych krajów ważne jest posiadanie krajowej strategii na rzecz nauki i technologii kwantowej?

Technologie wykrywania kwantowego, sieci kwantowych i obliczeń kwantowych niosą ze sobą duże nadzieje w zakresie poprawy bezpieczeństwa narodowego, ale także w zakresie ich długoterminowych skutków gospodarczych i społecznych. Jednakże dziedzina ta znajduje się wciąż na stosunkowo wczesnym etapie ewolucji technologicznej. Istnieje wyraźny wymóg postępu w naukach podstawowych, działalności wspieranej głównie przez fundusze rządowe. Warto również zauważyć, że kwantowość jest tym, co nazywam przedsięwzięciem „wielotypowym”. Jest multidyscyplinarny, wieloagencyjny (w zakresie wsparcia rządowego), wielosektorowy i wielonarodowy.  W związku z tym postęp zostanie przyspieszony dzięki strategicznym, przekrojowym i skoordynowanym inwestycjom w szeroki zakres badań. 

W jaki sposób kraje powinny równoważyć swoje wymogi bezpieczeństwa narodowego z potrzebą współpracy międzynarodowej i globalnych łańcuchów dostaw w technologii kwantowej?

Zrozumiałe jest, że interesy narodowe powinny odgrywać rolę w kontrolowaniu przepływu informacji w niektórych wrażliwych przypadkach użycia kwantowego – choć ostatecznie wszelkie ograniczenia muszą być wdrażane ostrożnie i w partnerstwie między krajami o podobnych poglądach. W tej chwili zbyt restrykcyjne wydaje się przedwczesne. Istnieje szerokie zrozumienie potrzeby otwartej wymiany informacji, możliwości badawczo-rozwojowych oraz talentów naukowo-inżynierskich, aby zachęcać do multidyscyplinarnej współpracy między centrami doskonałości na całym świecie.

Jak dobrze umiejscowione są obecne wysiłki Stanów Zjednoczonych w dziedzinie nauki i technologii kwantowej?

Patrząc z perspektywy nakładów, Stany Zjednoczone radzą sobie dobrze, a inwestycje rządowe w badania i rozwój kwantowe w 2022 r. wyniosą około 900 mln dolarów, a w porównaniu z łącznymi rocznymi globalnymi wydatkami na technologie kwantowe w sektorze rządowym i prywatnym szacowanymi na około 30 miliardów dolarów. Również pod względem wyników Stany Zjednoczone stają się konkurencyjne, rejestrując wraz z Chinami największą liczbę często cytowanych publikacji naukowych o dużym wpływie.

Czy istnieje niebezpieczeństwo, że zbyt duży szum medialny zaszkodzi reputacji przemysłu kwantowego?

To kluczowe pytanie, które często się pojawia. Z pewnością panuje duże podekscytowanie i zainteresowanie sektorem kwantowym, wraz z rosnącym poziomem inwestycji z sektora publicznego i prywatnego. Tutaj, w QED-C, nie widzimy dowodów na istnienie czegoś, co można by nazwać „bańką” – jedynie badacze i firmy w ramach powstającego łańcucha dostaw zgłaszają stały postęp w realizacji swoich planów rozwoju, jednocześnie rozwiązując wiele trudnych problemów technologicznych i inżynieryjnych na całej długości sposób. W rzeczywistości organizacje takie jak QED-C mają tutaj do odegrania znaczącą rolę w zarządzaniu oczekiwaniami. Przede wszystkim oznacza to dzielenie się wiarygodnymi, opartymi na dowodach danymi i wskaźnikami dotyczącymi postępu, aby różnorodne zainteresowane strony – decydenci, agencje finansujące, społeczność inwestycyjna i przemysł – miały szczegółową wiedzę na temat najnowocześniejszego stanu wiedzy i zastosowań, w których technologia kwantowa zmierza.

Na całym świecie na rynku kwantowej siły roboczej panuje potwierdzony niedobór wykwalifikowanych pracowników. Jakie umiejętności są potrzebne, aby wypełnić lukę?

Panuje błędne przekonanie, że pracownicy muszą posiadać stopień doktora – najlepiej z fizyki – aby rozpocząć pracę w tej dziedzinie. Absolutnie tak nie jest. Producenci i programiści na wczesnym etapie kwantowego łańcucha dostaw desperacko poszukują naukowców, inżynierów i techników – zwłaszcza tych z doświadczeniem w pokrewnej dziedzinie – na przykład kriogeniki, testów i pomiarów, nauki o danych lub projektowania obwodów. Co więcej, dzięki ukierunkowanym szkoleniom i rozwojowi personelu specjaliści w połowie kariery zawodowej w pokrewnych dyscyplinach mogą rozpocząć karierę w branży kwantowej (patrz „Technicy kwantowi: skalowanie potoku talentów” poniżej).

Jedno jest jasne: sektor kwantowy jest pełen możliwości dla ambitnych osób posiadających szereg umiejętności potrzebnych w firmach zajmujących się sprzętem, oprogramowaniem, a ostatecznie wśród użytkowników końcowych technologii kwantowych w kluczowych branżach, takich jak farmacja, finanse i opieka zdrowotna. Potrzebujemy także sprzedawców technicznych o nastawieniu komercyjnym, którzy rozumieją, jak napędzać rodzący się rynek zastosowań kwantowych. W ten sposób przemysł kwantowy oferuje utalentowanym naukowcom i inżynierom wszelkiego rodzaju ścieżki umożliwiające ewolucję od głównych ról technicznych do działań związanych z rozwojem biznesu, jeśli tak zdecydują.

Technicy kwantowi: skalowanie potoku talentów dla przemysłu

Chociaż podejmowane są wysiłki mające na celu przygotowanie studentów na poziomie licencjackim, magisterskim i doktoranckim do pełnienia funkcji inżynierii kwantowej i naukowców, istnieje niewiele programów kształcenia na poziomie nadzwyczajnym i specjalistycznego kształcenia zawodowego nastawionych specjalnie na szkolenie „techników kwantowych”. To jest główny wniosek Przewodnik po budowaniu siły roboczej dla techników kwantowych, nowe badanie przeprowadzone przez QED-C, konsorcjum interesariuszy ze Stanów Zjednoczonych i międzynarodowych, którego celem jest przyspieszenie wzrostu w całym łańcuchu dostaw przemysłu kwantowego.

Technicy kwantowi pełnią wiele kluczowych funkcji w firmach zajmujących się technologią kwantową, w tym wytwarzanie systemów i komponentów, montaż urządzeń, charakteryzację, testowanie, obsługę i konserwację. Co więcej, jak zauważono w raporcie, oczekuje się, że zapotrzebowanie na wykwalifikowanych techników „będzie rosło w miarę dalszego szybkiego rozwoju branży”, co pociąga za sobą pilną potrzebę zwiększenia skali tej części siły roboczej w najbliższej przyszłości.

Na stanowiskach techników kwantowych często wymagana jest szeroka wiedza i umiejętności specjalistyczne, w tym doświadczenie z systemami próżniowymi, kriogenicznymi i optycznymi, a także programowanie i umiejętności miękkie. Obecne strategie zatrudniania często koncentrują się na rekrutacji kandydatów z sąsiadujących sektorów technologii – w tym mikroelektroniki, produkcji półprzewodników i fotoniki – z wewnętrznymi programami monitorowania, które zapewniają szkolenie w miejscu pracy dla nowego personelu.

Raport QED-C opowiada się jednak za „bardziej skoordynowanym podejściem, szczególnie nastawionym na zapełnienie rurociągu kwantową siłą roboczą”, a co za tym idzie – zwiększeniem produktywności i możliwości handlowych, zwłaszcza w mniejszych firmach.

Zalecenia zawarte w badaniu QED-C obejmują: zdefiniowanie rodzajów ról techników kwantowych i inwestowanie w marketing w celu budowania świadomości na temat ścieżek kariery; mapowanie istniejących programów szkoleniowych w porównaniu z wiedzą, umiejętnościami i zdolnościami potrzebnymi technikom kwantowym; oraz tworzenie lokalnych partnerstw pomiędzy szkolnictwem wyższym, przemysłem i systemem amerykańskich laboratoriów krajowych. W raporcie wzywa się także do ustanowienia programu akredytacji programów nauczania technologii kwantowej i zapewnienia dodatkowych środków pieniężnych dla instytucji zajmujących się szkoleniami i edukacją w dziedzinie kwantowej, a nie badaniami.

„Produkcja systemów kwantowych nie została jeszcze przeskalowana do produkcji na dużą skalę” – podsumowuje raport. „W związku z tym wielu zakłada, że ​​zapotrzebowanie na techników kwantowych jest niskie lub nie istnieje. Jest to powszechne błędne przekonanie – w rzeczywistości role techników kwantowych są bardzo istotne na etapach eksperymentalnych i prototypowych”.

Przewodnik po budowaniu siły roboczej dla techników kwantowych: Zalecenia dotyczące przekwalifikowania i podnoszenia kwalifikacji w celu przygotowania siły roboczej techników kwantowych jest dostępny wyłącznie dla członków QED-C.

QED-C został pierwotnie uruchomiony jako inicjatywa amerykańska, ale od tego czasu otworzył swoje członkostwo dla organizacji z 36 krajów o podobnych poglądach. Co napędza tę zmianę?

Kwantowe badania i rozwój oraz innowacje technologiczne mają miejsce na skalę globalną i z pewnością Stany Zjednoczone nie mają obecnie jedynej pozycji lidera ani ogromnej przewagi. Od samego początku zdawaliśmy sobie sprawę – wraz ze sponsorami z naszego rządu federalnego – że międzynarodowe partnerstwa będą ostatecznie miały fundamentalne znaczenie dla powodzenia misji QED-C. Podobnie nasi członkowie patrzą na globalne możliwości, jeśli chodzi o rynki, klientów, partnerów technologicznych, a nawet inwestorów. Każdego dnia w QED-C staramy się pomagać naszym członkom w odniesieniu sukcesu na tym poziomie.

<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="Ścieżki kwantowe Przemysł kwantowy jest pełen różnorodnych możliwości kariery i wymaga szeregu umiejętności potrzebnych producentom sprzętu, producentom oprogramowania, a ostatecznie komercyjnym użytkownikom końcowym technologii kwantowych. (Dzięki uprzejmości: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can -turbocharge-the-technology-mapa drogowa-fizyka-świat-1.jpg”>Inżynier pracujący na komputerze kwantowym
Ścieżki kwantowe Przemysł kwantowy jest pełen różnorodnych możliwości kariery i wymaga szeregu umiejętności potrzebnych producentom sprzętu, producentom oprogramowania, a ostatecznie komercyjnym użytkownikom końcowym technologii kwantowych. (Dzięki uprzejmości: Oxford Instruments NanoScience)

Jak przemysł i rząd powinny podejść do badań i rozwoju w dziedzinie obliczeń kwantowych, biorąc pod uwagę, że nie jest jasne, które technologie platformowe – obwody nadprzewodzące, pułapki jonowe, procesory fotoniczne itp. – okażą się opłacalne komercyjnie?

W przypadku rządu uwaga skupia się na przedkonkurencyjnych badaniach podstawowych i stosowanych. Oznacza to nadanie priorytetu podstawowym technologiom sprzętu i oprogramowania, opartych na wiedzy teoretycznej, systemach eksperymentalnych, projektowaniu i wytwarzaniu urządzeń, a także jednoczesne realizowanie wszystkich tych ścieżek badawczych. Tymczasem po stronie branży firmy w całym łańcuchu dostaw muszą jak najszybciej przejść od laboratorium badawczo-rozwojowego do zrównoważonych przychodów i długoterminowych zastosowań komercyjnych.

Kolejnym obszarem, który należy wzmocnić, jest współpraca z użytkownikami końcowymi obliczeń kwantowych w różnych gałęziach przemysłu – od finansów ilościowych i ubezpieczeń po medycynę, telekomunikację, zaawansowane materiały i inne. Z biegiem czasu „chłonników kwantowych” będzie znacznie więcej niż „twórców kwantowych” i wszyscy ci chętnicy muszą już teraz tworzyć zespoły poszukiwaczy pionierów, aby dowiedzieć się, w jaki sposób technologie kwantowe ulegną zakłóceniom w ich branżach.

Posłuchaj całego wywiadu w Świat Fizyki kanał podcastów: „Nauka i technologia kwantowa rozkwitają, gdy przemysł i rządy łączą siły".

Znak czasu:

Więcej z Świat Fizyki