Kvantinnovation: hur strategiskt fokus kan ladda teknikens färdplan – Physics World

Kvantinnovation: hur strategiskt fokus kan ladda teknikens färdplan – Physics World

Tidsstämpel: 26 januari 2024 5:15

Uppdraget för US Quantum Economic Development Consortium (QED-C) är att möjliggöra och växa en robust kvantbaserad industri och leveranskedja. Verkställande direktör Celia Merzbacher berättar för Hamish Johnston hur QED-C tar itu med luckor i kvantrelaterad teknik och arbetskraftskapacitet genom att uppmuntra samarbete mellan myndigheter, forskning och industri

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Nätverksledare Celia Merzbacher är verkställande direktör för QED-C, ett industridrivet konsortium som leds av SRI International. Med ett mångsidigt medlemskap som representerar industri, akademi, regering och andra intressenter, försöker QED-C påskynda kvantforskning och utveckling, teknisk innovation och kommersiella möjligheter. (Med tillstånd: QED-C)” title=”Klicka för att öppna bilden i popup” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg">Celia Merzbacher
Nätverksledare Celia Merzbacher är verkställande direktör för QED-C, ett industridrivet konsortium som leds av SRI International. Med ett mångsidigt medlemskap som representerar industri, akademi, regering och andra intressenter, försöker QED-C påskynda kvantforskning och utveckling, teknisk innovation och kommersiella möjligheter. (Med tillstånd: QED-C)

Varför är det viktigt för USA och andra länder att ha en nationell strategi för kvantvetenskap och teknik?

Teknik för kvantavkänning, kvantnätverk och kvantberäkning har betydande löften för att förbättra nationell säkerhet, men också för deras långsiktiga ekonomiska och samhälleliga effekter. Fältet är dock fortfarande i ett relativt tidigt skede när det gäller teknisk utveckling. Det finns ett tydligt krav på framsteg inom grundläggande vetenskap, en verksamhet som huvudsakligen stöds av statliga medel. Det är också värt att notera att kvant är vad jag kallar en "multi-typ" strävan. Det är multidisciplinärt, multimyndighet (när det gäller statligt stöd), multisektoriellt och multinationellt.  Som sådan kommer framstegen att påskyndas genom strategiska, tvärgående och samordnade investeringar i en bred forskningsportfölj. 

Hur ska länder balansera sina nationella säkerhetskrav med behovet av internationellt samarbete och globala leveranskedjor inom kvantteknologi?

Det är förståeligt att nationella intressen bör spela en roll för att kontrollera informationsflödet i vissa känsliga kvantanvändningsfall – även om eventuella restriktioner i slutändan måste implementeras noggrant och i partnerskap mellan likasinnade länder. Just nu känns det för tidigt att vara alltför restriktiv. Det finns en bred förståelse för behovet av öppet utbyte av information, FoU-möjligheter och talang inom vetenskap/ingenjör för att uppmuntra multidisciplinärt samarbete mellan spetsforskningscentra över hela världen.

Hur väl positionerad är den nuvarande amerikanska ansträngningen inom kvantvetenskap och teknik?

Sett ur ett input-perspektiv går det bra för USA, med statliga investeringar i kvant-FoU för 2022 som ligger på cirka 900 miljoner USD – och jämfört med en sammanlagd årlig global utgiftssatsning på kvantum inom statlig och privat sektor som uppskattas till cirka 30 miljarder USD. När det gäller produktion också, håller USA på att forma sig konkurrenskraftigt och registrerar det största antalet mycket citerade vetenskapliga publikationer med stor genomslagskraft tillsammans med Kina.

Finns det en risk för att för mycket hype skadar kvantindustrins rykte?

Detta är en nyckelfråga och en som dyker upp ofta. Det finns verkligen mycket spänning och intresse kring kvantsektorn, med växande nivåer av offentliga och privata investeringar. Här på QED-C ser vi inga bevis på vad som kan kallas en "bubbla" - bara forskare och företag inom den framväxande försörjningskedjan rapporterar stadiga framsteg på sina utvecklingsplaner samtidigt som de tar itu med en massa tuffa teknik- och ingenjörsproblem sätt. Faktum är att organisationer som QED-C har en viktig roll att spela här när det gäller att hantera förväntningar. Det innebär framför allt att dela trovärdiga, evidensbaserade data och mätvärden om framsteg så att olika intressenter – beslutsfattare, finansieringsorgan, investeringsvärlden och industrin – har en detaljerad förståelse för det senaste och där kvantteknologi är på väg.

Det finns en erkänd brist på kvalificerad arbetskraft i kvantarbetskraften över hela världen. Vilka färdigheter behövs för att överbrygga klyftan?

Det finns en missuppfattning att arbetare måste ha en doktorsexamen – helst i fysik – för att komma in på detta område. Så är absolut inte fallet. Tillverkare och utvecklare inom den tidiga kvantförsörjningskedjan är desperata efter forskare, ingenjörer och tekniker – särskilt de med erfarenhet inom ett närliggande område – till exempel kryogenik, test och mätning, datavetenskap eller kretsdesign. Vad mer är, med riktad utbildning och personalutveckling är det möjligt för yrkesverksamma inom relaterade discipliner i mitten av karriären att svänga in i en karriär inom kvantindustrin (se "Kvanttekniker: skala talangpipelinen", nedan).

En sak är klar: kvantsektorn är full av möjligheter för ambitiösa individer, med en rad kompetenser som behövs inom hårdvaruföretag, mjukvaruföretag och, i slutändan, slutanvändarna av kvantteknologier i viktiga vertikaler som läkemedel, finans och hälsovård. Vi behöver också kommersiellt sinnade tekniska säljare som förstår hur man kan underblåsa den begynnande marknaden för kvantapplikationer. På detta sätt erbjuder kvantindustrin alla möjliga vägar för begåvade forskare och ingenjörer att utvecklas från vanliga tekniska roller till affärsutvecklingsaktiviteter om de så önskar.

Kvanttekniker: skala talangpipeline för industrin

Medan ansträngningar pågår för att förbereda studenter på grund-, magister- och doktorandnivå för kvantingenjörs- och forskarroller, finns det få associerade examen och specialiserade yrkesutbildningsprogram som är specifikt inriktade på utbildning av "kvanttekniker". Det är den viktigaste take-away från Guide till att bygga en kvanttekniker-arbetsstyrka, en ny studie från QED-C, ett konsortium av amerikanska och internationella intressenter som syftar till att snabba upp tillväxten över kvantindustrins leveranskedja.

Kvanttekniker fyller många nyckelfunktioner inom kvantteknikföretag, inklusive system- och komponenttillverkning, enhetsmontering, karakterisering, testning, drift och underhåll. Vad mer, konstaterar rapporten, förväntas efterfrågan på skickliga tekniker "att växa i takt med att branschen fortsätter sin snabba utveckling", med ett akut behov av att skala denna del av arbetsstyrkan på kort sikt.

En rad specialistkunskaper och färdigheter krävs vanligtvis för roller som kvanttekniker – inklusive erfarenhet av vakuum, kryogena och optiska system, såväl som programmering och mjuka färdigheter. Nuvarande anställningsstrategier fokuserar ofta på att rekrytera kandidater från närliggande tekniksektorer – mikroelektronik, halvledartillverkning och fotonik bland dem – med interna skuggprogram för att ge ny personal utbildning på jobbet.

QED-C-rapporten argumenterar dock för ett "mer samordnat tillvägagångssätt specifikt inriktat på att fylla kvantarbetskraftens pipeline" och i sin tur att öka produktiviteten och kommersiella möjligheter, särskilt inom mindre företag.

Rekommendationer i QED-C-studien inkluderar: definiera typer av kvantteknikerroller och investering i marknadsföring för att skapa medvetenhet om karriärbanor; kartläggning av befintliga utbildningsprogram kontra de kunskaper, färdigheter och förmågor som kvanttekniker behöver; och skapa lokala partnerskap mellan högre utbildning, industrin och USA:s nationella laboratoriesystem. Rapporten efterlyser också inrättandet av ett ackrediteringsprogram för kvantteknologisk läroplan och extra pengar för institutioner som fokuserar på kvantutbildning och utbildning snarare än forskning.

"Tillverkning av kvantsystem har ännu inte skalat till högvolymproduktion", avslutar rapporten. "Som sådan antar många att efterfrågan på kvanttekniker är låg eller obefintlig. Detta är en vanlig missuppfattning – i själva verket är kvantteknikerroller mycket relevanta i experiment- och prototypstadierna.”

Guide till att bygga en kvanttekniker-arbetsstyrka: Rekommendationer för om- och uppgradering för att förbereda en arbetsstyrka av kvanttekniker är tillgänglig på exklusiv basis för medlemmar av QED-C.

QED-C lanserades ursprungligen som ett amerikanskt initiativ men har sedan dess öppnat sitt medlemskap för organisationer från 36 likasinnade länder. Vad har drivit denna förändring?

Quantum FoU och teknologiinnovation sker på global skala och USA har för närvarande inte den enda ledande positionen eller ett enormt försprång. Vi insåg från början – tillsammans med våra federala regeringssponsorer – att internationella partnerskap i slutändan skulle vara grundläggande för framgången för QED-C-uppdraget. På samma sätt ser våra medlemmar på en global möjlighet när det gäller marknader, kunder, teknikpartners och till och med investerare. Att hjälpa våra medlemmar att lyckas med dessa koordinater är vad vi försöker göra varje 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="Kvantvägar Kvantindustrin är full av olika karriärmöjligheter, med en rad kompetenser som behövs för hårdvaruföretag, mjukvaruföretag och, i slutändan, de kommersiella slutanvändarna av kvantteknologier. (Med tillstånd: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Klicka för att öppna bild 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">Ingenjör som arbetar på en kvantdator
Kvantvägar Kvantindustrin är full av olika karriärmöjligheter, med en rad kompetenser som behövs för hårdvaruföretag, mjukvaruföretag och, i slutändan, de kommersiella slutanvändarna av kvantteknologier. (Med tillstånd: Oxford Instruments NanoScience)

Hur ska industrin och myndigheterna förhålla sig till FoU om kvantberäkningar med tanke på att det är oklart vilka plattformsteknologier – supraledande kretsar, jonfällor, fotoniska processorer eller liknande – som kommer att visa sig vara kommersiellt gångbara?

För regeringen ligger fokus på prekompetitiv grundforskning och tillämpad forskning. Det innebär att prioritera grundläggande hårdvaru- och mjukvaruteknik, underbyggd av teoretisk förståelse, experimentella system, enhetsdesign och tillverkning – och driva på alla dessa forskningsvägar samtidigt. På industrisidan måste företag över hela leveranskedjan gå så snabbt som möjligt från FoU-labbet mot hållbara intäkter och långsiktiga kommersiella tillämpningar.

Ett annat område som behöver stärkas är engagemanget med slutanvändarna av kvantdatorer i alla möjliga olika branscher – från kvantitativ finansiering och försäkring till medicin, telekom, avancerade material och resten. Med tiden kommer det att finnas många fler "kvantmakare" än "kvantmakare" och alla dessa måste sätta upp sökvägsteam nu för att ta reda på hur deras respektive industrier kommer att störas av kvantteknologier.

Lyssna på hela intervjun på Fysikvärlden podcastkanal: "Kvantvetenskap och teknik frodas när industri och regeringar går samman".

Tidsstämpel:

Mer från Fysikvärlden