Đổi mới lượng tử: trọng tâm chiến lược có thể thúc đẩy lộ trình công nghệ như thế nào – Thế giới Vật lý

Đổi mới lượng tử: trọng tâm chiến lược có thể thúc đẩy lộ trình công nghệ như thế nào – Thế giới Vật lý

Dấu thời gian: ngày 26 tháng 2024 năm 5 15:XNUMX sáng

Sứ mệnh của Hiệp hội Phát triển Kinh tế Lượng tử Hoa Kỳ (QED-C) là hỗ trợ và phát triển chuỗi cung ứng và ngành công nghiệp dựa trên lượng tử mạnh mẽ. Giám đốc điều hành Celia Merzbacher nói với Hamish Johnston về cách QED-C giải quyết các lỗ hổng trong công nghệ liên quan đến lượng tử và năng lực lực lượng lao động bằng cách khuyến khích sự hợp tác giữa chính phủ, nghiên cứu và ngành công nghiệp

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis.jpg" data-caption="Lãnh đạo mạng Celia Merzbacher là giám đốc điều hành của QED-C, một tập đoàn định hướng công nghiệp do SRI International quản lý. Với thành viên đa dạng đại diện cho ngành công nghiệp, học viện, chính phủ và các bên liên quan khác, QED-C đang tìm cách đẩy nhanh hoạt động R&D lượng tử, đổi mới công nghệ và các cơ hội thương mại. (Được phép: QED-C)” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://phycsworld.com/wp-content/uploads/2024/01/2024-01-BSQA-QED-C-frontis .jpg”>Celia Merzbacher
Lãnh đạo mạng Celia Merzbacher là giám đốc điều hành của QED-C, một tập đoàn định hướng công nghiệp do SRI International quản lý. Với thành viên đa dạng đại diện cho ngành công nghiệp, học viện, chính phủ và các bên liên quan khác, QED-C đang tìm cách đẩy nhanh hoạt động R&D lượng tử, đổi mới công nghệ và các cơ hội thương mại. (Được phép: QED-C)

Tại sao việc Mỹ và các nước khác phải có chiến lược quốc gia về khoa học và công nghệ lượng tử lại quan trọng?

Các công nghệ cảm biến lượng tử, mạng lượng tử và điện toán lượng tử hứa hẹn đáng kể trong việc cải thiện an ninh quốc gia cũng như những tác động kinh tế và xã hội lâu dài của chúng. Tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn còn ở giai đoạn tương đối sớm về mặt phát triển công nghệ. Có một yêu cầu rõ ràng về những tiến bộ trong khoa học cơ bản, một hoạt động chủ yếu được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ của chính phủ. Cũng cần lưu ý rằng lượng tử là cái mà tôi gọi là nỗ lực “đa dạng”. Đó là đa ngành, đa cơ quan (về mặt hỗ trợ của chính phủ), đa ngành và đa quốc gia.  Như vậy, tiến độ sẽ được đẩy nhanh thông qua các khoản đầu tư mang tính chiến lược, xuyên suốt và phối hợp trong một danh mục nghiên cứu rộng lớn. 

Các quốc gia nên cân bằng các yêu cầu an ninh quốc gia của mình như thế nào với nhu cầu hợp tác quốc tế và chuỗi cung ứng toàn cầu về công nghệ lượng tử?

Có thể hiểu rằng lợi ích quốc gia sẽ đóng vai trò kiểm soát luồng thông tin trong một số trường hợp sử dụng lượng tử nhạy cảm nhất định - tuy nhiên, cuối cùng, mọi hạn chế cần phải được thực hiện cẩn thận và trong sự hợp tác giữa các quốc gia có cùng chí hướng. Hiện tại, có vẻ còn quá sớm để hạn chế quá mức. Có sự hiểu biết rộng rãi về nhu cầu chia sẻ thông tin một cách cởi mở, các cơ hội R&D và tài năng khoa học/kỹ thuật để khuyến khích sự hợp tác đa ngành giữa các trung tâm xuất sắc trên toàn thế giới.

Nỗ lực hiện tại của Hoa Kỳ trong khoa học và công nghệ lượng tử được định vị tốt đến mức nào?

Nhìn từ góc độ đầu vào, Hoa Kỳ đang tiến triển tốt, với khoản đầu tư của chính phủ vào R&D lượng tử cho năm 2022 vào khoảng 900 triệu USD – và so với tổng chi tiêu toàn cầu hàng năm cho lượng tử của chính phủ và khu vực tư nhân ước tính khoảng 30 tỷ USD. Về mặt kết quả đầu ra, Hoa Kỳ đang hình thành tính cạnh tranh, đăng ký số lượng lớn nhất các ấn phẩm khoa học có tác động cao, được trích dẫn cao cùng với Trung Quốc.

Có nguy cơ cường điệu quá mức làm tổn hại đến danh tiếng của ngành công nghiệp lượng tử không?

Đây là một câu hỏi quan trọng và thường xuyên xuất hiện. Chắc chắn có rất nhiều hứng thú và quan tâm xung quanh lĩnh vực lượng tử, với mức độ đầu tư của khu vực công và tư nhân ngày càng tăng. Tại QED-C, chúng tôi không thấy bằng chứng về cái có thể được gọi là “bong bóng” - chỉ các nhà nghiên cứu và công ty trong chuỗi cung ứng mới nổi báo cáo tiến độ ổn định trên lộ trình phát triển của họ trong khi giải quyết nhiều vấn đề khó khăn về công nghệ và kỹ thuật trong suốt quá trình đường. Trên thực tế, các tổ chức như QED-C có vai trò quan trọng ở đây trong việc quản lý kỳ vọng. Về cơ bản, điều đó có nghĩa là chia sẻ dữ liệu và số liệu đáng tin cậy, dựa trên bằng chứng về tiến độ để các bên liên quan khác nhau – các nhà hoạch định chính sách, cơ quan tài trợ, cộng đồng đầu tư và ngành – có hiểu biết chi tiết về công nghệ lượng tử tiên tiến nhất và ở đâu là tiêu đề.

Có sự thiếu hụt công nhân lành nghề trong lực lượng lao động lượng tử trên toàn thế giới. Những kỹ năng nào là cần thiết để thu hẹp khoảng cách?

Có quan niệm sai lầm rằng người lao động cần phải có bằng tiến sĩ - tốt nhất là về vật lý - để vào lĩnh vực này. Đó hoàn toàn không phải là trường hợp. Các nhà sản xuất và nhà phát triển trong chuỗi cung ứng lượng tử giai đoạn đầu đang rất cần các nhà khoa học, kỹ sư và kỹ thuật viên – đặc biệt là những người có kinh nghiệm trong lĩnh vực liên quan – chẳng hạn như đông lạnh, thử nghiệm và đo lường, khoa học dữ liệu hoặc thiết kế mạch. Hơn nữa, với việc đào tạo và phát triển nhân viên có mục tiêu, các chuyên gia đã có trình độ trung cấp trong các lĩnh vực liên quan có thể chuyển hướng sang sự nghiệp trong ngành lượng tử (xem “Kỹ thuật viên lượng tử: mở rộng quy mô nguồn nhân tài”, bên dưới).

Một điều rõ ràng: lĩnh vực lượng tử đang tràn ngập cơ hội cho những cá nhân đầy tham vọng, với nhiều kỹ năng cần thiết trong các công ty phần cứng, công ty phần mềm và cuối cùng là người dùng cuối của công nghệ lượng tử trong các ngành dọc quan trọng như dược phẩm, tài chính và chăm sóc sức khỏe. Chúng tôi cũng cần những người bán hàng kỹ thuật có đầu óc thương mại, những người hiểu cách thúc đẩy thị trường non trẻ cho các ứng dụng lượng tử. Bằng cách này, ngành công nghiệp lượng tử cung cấp tất cả các con đường để các nhà khoa học và kỹ sư tài năng phát triển từ vai trò kỹ thuật chính thống sang hoạt động phát triển kinh doanh nếu họ chọn.

Kỹ thuật viên lượng tử: mở rộng nguồn nhân tài cho ngành công nghiệp

Trong khi các nỗ lực đang được tiến hành để chuẩn bị cho sinh viên ở cấp độ đại học, thạc sĩ và tiến sĩ cho các vai trò nhà khoa học và kỹ thuật lượng tử, thì có rất ít chương trình giáo dục nghề nghiệp và bằng cấp liên kết đặc biệt hướng tới việc đào tạo “kỹ thuật viên lượng tử”. Đó là điểm mấu chốt của Hướng dẫn xây dựng lực lượng lao động kỹ thuật viên lượng tử, một nghiên cứu mới từ QED-C, một tập đoàn gồm các bên liên quan của Hoa Kỳ và quốc tế nhằm mục đích thúc đẩy tăng trưởng nhanh chóng trong chuỗi cung ứng của ngành công nghiệp lượng tử.

Kỹ thuật viên lượng tử đảm nhiệm nhiều chức năng chính trong các công ty công nghệ lượng tử, bao gồm chế tạo hệ thống và linh kiện, lắp ráp thiết bị, mô tả đặc tính, thử nghiệm, vận hành và bảo trì. Hơn nữa, báo cáo lưu ý rằng nhu cầu về kỹ thuật viên lành nghề “dự kiến ​​sẽ tăng lên khi ngành này tiếp tục phát triển nhanh chóng”, với nhu cầu cấp thiết là phải mở rộng quy mô lực lượng lao động của bộ phận này trong thời gian tới.

Một loạt kiến ​​thức và kỹ năng chuyên môn thường được yêu cầu cho các vai trò kỹ thuật viên lượng tử - bao gồm kinh nghiệm với hệ thống chân không, đông lạnh và quang học, cũng như lập trình và kỹ năng mềm. Các chiến lược tuyển dụng hiện tại thường tập trung vào việc tuyển dụng ứng viên từ các lĩnh vực công nghệ lân cận - trong đó có vi điện tử, sản xuất chất bán dẫn và quang tử - với các chương trình theo dõi nội bộ để đào tạo tại chỗ cho nhân viên mới.

Tuy nhiên, báo cáo QED-C lập luận về một “cách tiếp cận phối hợp hơn, đặc biệt hướng tới việc lấp đầy nguồn lực lượng lao động lượng tử” và từ đó tăng năng suất và cơ hội thương mại, đặc biệt là trong các công ty nhỏ hơn.

Các khuyến nghị trong nghiên cứu QED-C bao gồm: xác định các loại vai trò của kỹ thuật viên lượng tử và đầu tư vào tiếp thị để nâng cao nhận thức về quỹ đạo sự nghiệp; lập bản đồ các chương trình đào tạo hiện có so với kiến ​​thức, kỹ năng và khả năng mà các kỹ thuật viên lượng tử cần; và tạo dựng quan hệ đối tác địa phương giữa giáo dục đại học, ngành công nghiệp và hệ thống Phòng thí nghiệm Quốc gia Hoa Kỳ. Báo cáo cũng kêu gọi thiết lập một chương trình công nhận chương trình giảng dạy công nghệ lượng tử và bổ sung tiền cho các tổ chức tập trung vào đào tạo và giáo dục lượng tử hơn là nghiên cứu.

Báo cáo kết luận: “Việc sản xuất các hệ thống lượng tử vẫn chưa đạt quy mô sản xuất số lượng lớn”. “Do đó, nhiều người cho rằng nhu cầu về kỹ thuật viên lượng tử thấp hoặc không tồn tại. Đây là một quan niệm sai lầm phổ biến – trên thực tế, vai trò của kỹ thuật viên lượng tử rất phù hợp trong giai đoạn thử nghiệm và nguyên mẫu.”

Hướng dẫn xây dựng lực lượng lao động kỹ thuật viên lượng tử: Khuyến nghị đào tạo lại và nâng cao kỹ năng để chuẩn bị lực lượng lao động kỹ thuật viên lượng tử có sẵn trên cơ sở độc quyền cho các thành viên của QED-C.

QED-C ban đầu được đưa ra như một sáng kiến ​​của Hoa Kỳ nhưng sau đó đã mở rộng tư cách thành viên cho các tổ chức từ 36 quốc gia có cùng quan điểm. Điều gì đã thúc đẩy sự thay đổi này?

R&D lượng tử và đổi mới công nghệ đang diễn ra trên quy mô toàn cầu và chắc chắn Hoa Kỳ, vào thời điểm này, không có vị trí dẫn đầu duy nhất hoặc một khởi đầu to lớn. Chúng tôi đã nhận ra ngay từ đầu - cùng với các nhà tài trợ của chính phủ liên bang - rằng quan hệ đối tác quốc tế cuối cùng sẽ là nền tảng cho sự thành công của sứ mệnh QED-C. Tương tự, các thành viên của chúng tôi đang xem xét cơ hội toàn cầu khi nói đến thị trường, khách hàng, đối tác công nghệ và thậm chí cả nhà đầu tư. Giúp các thành viên của chúng tôi thành công theo những tọa độ đó là điều chúng tôi cố gắng thực hiện hàng ngày tại 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="Con đường lượng tử Ngành công nghiệp lượng tử đang tràn ngập các cơ hội nghề nghiệp đa dạng, với nhiều bộ kỹ năng cần thiết cho các công ty phần cứng, công ty phần mềm và cuối cùng là người dùng thương mại cuối cùng của công nghệ lượng tử. (Được phép: Oxford Instruments NanoScience)” title=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/01/quantum-innovation-how-strategic-focus-can -turbocharge-the-technology-roadmap-physical-world-1.jpg”>Kỹ sư làm việc trên máy tính lượng tử
Con đường lượng tử Ngành công nghiệp lượng tử đang tràn ngập các cơ hội nghề nghiệp đa dạng, với nhiều bộ kỹ năng cần thiết cho các công ty phần cứng, công ty phần mềm và cuối cùng là người dùng thương mại cuối cùng của công nghệ lượng tử. (Được phép: Oxford Instruments NanoScience)

Ngành công nghiệp và chính phủ nên tiếp cận R&D về điện toán lượng tử như thế nào khi vẫn chưa rõ công nghệ nền tảng nào – mạch siêu dẫn, bẫy ion, bộ xử lý quang tử hoặc tương tự – sẽ chứng minh được tính khả thi về mặt thương mại?

Đối với chính phủ, trọng tâm là nghiên cứu cơ bản và ứng dụng tiền cạnh tranh. Điều đó có nghĩa là ưu tiên các công nghệ phần cứng và phần mềm nền tảng, được củng cố bởi sự hiểu biết lý thuyết, hệ thống thử nghiệm, thiết kế và chế tạo thiết bị – đồng thời thúc đẩy tất cả các lộ trình nghiên cứu này cùng một lúc. Trong khi đó, về phía ngành, các công ty trong chuỗi cung ứng cần phát triển nhanh nhất có thể từ phòng thí nghiệm R&D hướng tới doanh thu bền vững và ứng dụng thương mại lâu dài.

Một lĩnh vực khác cần được tăng cường là sự tương tác với người dùng cuối của điện toán lượng tử trong tất cả các ngành công nghiệp đa dạng – từ tài chính định lượng và bảo hiểm đến y học, viễn thông, vật liệu tiên tiến và những lĩnh vực còn lại. Theo thời gian, sẽ có nhiều “người thực hiện lượng tử” hơn là “người tạo ra lượng tử” và tất cả những người thực hiện đó cần phải thành lập các nhóm tìm đường ngay bây giờ để tìm hiểu xem các ngành công nghiệp tương ứng của họ sẽ bị phá vỡ như thế nào bởi công nghệ lượng tử.

Nghe toàn bộ cuộc phỏng vấn trên Thế giới vật lý kênh podcast: “Khoa học và công nghệ lượng tử phát triển mạnh khi ngành công nghiệp và chính phủ hợp tác".

Dấu thời gian:

Thêm từ Thế giới vật lý