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【CLEO系列报道】将量子技术推向商业化

发布:HPLSElaser    |    2018-05-15 23:44    阅读:1453
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会议的主要发言人Tatjana Curcic在2018年激光与光电子会议上。

在美国加利福尼亚州圣何塞举行的2018年激光与光电子会议(CLEO)的首日早上,学术领域和相关行业研究人员召开会议,研究将有希望的量子技术从研究实验室转移到实际工程技术中存在的困难。根据该会议的主要发言人、美国空军科学研究办公室(AFOSR)的Tatjana Curcic指出,为了实现量子化的未来,将需要研究实验室深入挖掘量子技术具体的市场潜力,以及推动市场发展的具体应用。

量子技术的双重视角

在该会议的开始部分,“转变中的光电子技术”部分的组织者之一,德国Toptica Photonics公司的Wilhelm Kaenders将该主题称为“一个CLEO与会者最关心的话题”。他在会议中表示,会议的目的是让多元化社区的成员一起“将量子技术融入工业视角与用户视角”。

Curcic为会议拉开了序幕,并在致辞中表达了有关基础研究和应用领域之间有趣结合的观点。尽管她在20世纪90年代开始就接触到美国国防部高级研究计划局(DARPA)的量子研究,但她最近花费了将近一年的时间帮助启动一个加拿大量子技术的专业应用研究组织——Quantum Valley Ideas实验室。对量子技术的双重视角使得她有机会看到将量子技术从实验室引领到商业应用的挑战和机遇。

重新审视“死亡之谷”

根据Curcic的说法,虽然当代社会在支持量子基础研究方面做得“非常好”,在近年来也实现了一些“惊人的科学进步”,并且对科学研究维持源源不断的资助至关重要,但要下一步工作即驾驭商业转型同等重要。其中主要的挑战就是所谓的“死亡之谷”——在基础研究资金支持的原型技术发展之后发生的资金缺口,但是当技术发展还为时尚早且风险太大时,必须让行业“充分利用资源”持续发展。

除了资金外,Curcic还指出了将有前景的量子技术推向商业化的一些其他潜在障碍。其中一个是开发供应链,能够提供足以实现量子器件的基础经典技术。”她表示:“量子的能量来源于使用量子光学和量子态,而这些技术对噪声和干扰非常敏感。”

因此,量子技术的实现提出了非常严格的要求,例如目前的市场可能无法提供高度紧凑、超稳定的激光器和低噪声电子设备。根据Curcic的观点,这是一个“开放的问题”,关于这应该是由政府进行资助还是由行业支持这些技术发展,而如果是行业扶持技术的发展的话,又应该如何建立相应的激励措施。

寻找应用市场

Curcic还提到了可能阻碍量子技术发展的劳动力问题。她指出,迄今为止大部分工作都是由研究物理学家完成的,但是技术的商业化需要的是量子工程师、计算机科学家和其他目前可能非常稀缺的相关专业人员。

最重要的是,Curcic强调了她所谓的“市场调查活动”的重要性。“这是一个尚未得到足够重视的领域,即使我们在实验室中展示了一款令人惊叹的传感器,仍然存在关于哪些用户来使用它的问题,以及如何设计出实用的套件以及最终决定技术在市场上的成败的各种其他不确定性。因此,量子领域的基础研究人员需要深入研究应用场景,这将决定他们的技术是否确实可以得到新市场的支持。因此我们需要进行风险分析。”

作为这些挑战的其中一个例子,Curcic以芯片级原子钟(CSAC)为例提到了各种不同的观点,这种技术需要数十年的时间才能发展,并且政府、国家实验室和相关行业投资的成本高达1亿美元。单独为CSAC开发激光器需要至少11年的时间,并且需要从头开始设计制造一些技术部件。但最终该技术确实找到了商业应用,在石油行业有了用武之地。

“计划进行中”

虽然Curcic对特定量子技术的商业化所面临的挑战丝毫不避讳,但她仍然对量子技术的未来并不感到悲观。她注意到最近投入到量子计划的资金在不断增加,其中包括数十亿美元的来自中国的投资、欧盟的10亿欧元量子旗舰项目以及英国政府与工业界的良好合作关系。她指出,美国在去年年底才提出的国家量子计划正在“真正推动技术的进步”,包括2018年4月发布的一项行动计划。她表示:“目前我们还有很多事情要做。”

在近期的商业机会中,Curcic表示:“我们主要谈论的是量子传感器。”她指出量子传感器可以帮助支持的一些新兴技术,因此它们拥有广阔的市场前景。例如,5G通信新兴领域的最大问题之一就是“测试和测量”,这是探索量子在该市场可以提供怎样支持的一次尝试。她建议市场调查活动的重点应该是工业物联网,以及由机器视觉和人工智能驱动的高度自动化工厂的“第四次工业革命”。

Curcic指出:“‘工业4.0’的很大一部分需求是传感器和执行器,这将是量子传感器的机会吗?我们需要进行细致的市场调查,我相信这是一块亟待开发的领域。”

教育迫在眉睫

Curcic回顾了量子模拟器的发展阶段,在过去的几年中,量子模拟器已经取得了重大进展,去年秋天已经出现了超过50个量子比特(量子位)的系统。她指出,这些系统不仅可以模拟特定的物理系统,而且可以解决某些种类的硬件优化和网络数学问题。

她表示:“量子技术的前景真的很广阔,它将会影响很多很多领域。”但她强调,部分责任将在研究人员身上,他们需要更好地了解量子到底是什么,以及它能做什么。Curcic强调:“人们不了解量子,它被笼罩在神秘感之中,但是它已经涵盖了广阔的领域。作为一个研究团体,我们可以在阐明量子超越一般化的重要性和相关性方面做得更好。”

来源: https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2018/may/taking_quantum_to_the_market/

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