2024年及以后的量子生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

　　作者：是德科技量子工程解決方案團(tuán)隊 Philip Krantz 博士

　　得益于量子技術(shù)的發(fā)展，人們能夠利用量子力學(xué)的基本原理來解決當(dāng)前技術(shù)難以解決甚至無法解決的問題。量子技術(shù)能夠?qū)Ρ姸囝I(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，包括復(fù)雜的仿真和計算、安全通信以及強(qiáng)大的成像和傳感技術(shù)。各國政府、各行各業(yè)均已意識到，要想在專注的賽道上贏得競爭優(yōu)勢，并且胸有成竹地迎接全新的技術(shù)突破，大力投入量子研究和盡早推廣量子技術(shù)應(yīng)用勢在必行。

　　過去幾十年間，量子科學(xué)的穩(wěn)步發(fā)展，許多分支技術(shù)已經(jīng)從高校實驗室研究階段轉(zhuǎn)入初創(chuàng)企業(yè)、高科技公司和軍事領(lǐng)域應(yīng)用階段。因此，量子社區(qū)也在不斷壯大，從以主導(dǎo)研究的量子物理學(xué)家為主，發(fā)展到了大批擁有廣泛專業(yè)知識、技術(shù)專長和相關(guān)背景的專業(yè)人員，比如各種工程學(xué)科的技術(shù)人員，以及眾多商業(yè)人士、投資者和企業(yè)家的紛紛加入。

　　在這一轉(zhuǎn)型過程中，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的量子中心、量子孵化器以及地方和國家量子生態(tài)系統(tǒng)在過去幾年中逐漸崛起，大舉建立和培養(yǎng)相應(yīng)的人才資源體系，為實現(xiàn)長期成功奠定基礎(chǔ)。這類機(jī)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)一方面對外部人才有著迫切的需求，另一方面需要培養(yǎng)內(nèi)部的學(xué)生和工程師，以實現(xiàn)可持續(xù)的技術(shù)成長。

　　本文將探討在構(gòu)建量子生態(tài)系統(tǒng)方面是德科技發(fā)現(xiàn)的一些持續(xù)性趨勢。

　　國家量子技術(shù)計劃

　　在量子技術(shù)領(lǐng)域構(gòu)建世界領(lǐng)先的專業(yè)知識和技能，需要投入大量時間和資金，這一般是通過現(xiàn)有的學(xué)術(shù)性量子研究社區(qū)來推動。作為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界量子研究團(tuán)隊協(xié)作開展研究的環(huán)境，量子生態(tài)系統(tǒng)一般是為了支持學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同利益而創(chuàng)建，其中包括吸引人才，以及發(fā)揮各個成員的優(yōu)勢和能力。這類地方性量子生態(tài)系統(tǒng)一方面積極開展教育，另一方面大力吸引其他地方的人才和產(chǎn)業(yè)，雙管齊下不斷擴(kuò)展。因此，生態(tài)系統(tǒng)要想實現(xiàn)成功和自我維持，就必須獲得先進(jìn)的技術(shù)，同時建設(shè)良好的創(chuàng)業(yè)文化和世界領(lǐng)先的研究團(tuán)隊。

　　然而，生態(tài)系統(tǒng)中往往也會遇到“知識短板”，導(dǎo)致無法在某些技術(shù)上快速取得進(jìn)展，例如，由于缺少先進(jìn)的專用潔凈室設(shè)施，而無法生產(chǎn)高品質(zhì)的量子處理器單元(QPU)。人們經(jīng)�？梢钥吹揭粋�共同趨勢——這些生態(tài)系統(tǒng)會采購商用量子處理器(有時還包括必要的低溫和量子控制系統(tǒng))，其中包含所在國家/地區(qū)希望實現(xiàn)的量子位模態(tài)(一種或多種模態(tài))。通過這種方式，工程師們可以加速開發(fā)本地潔凈室制造工藝和探索最佳量子比特設(shè)計，同時積累量子控制和算法方面的本地經(jīng)驗。在過去幾年里，已經(jīng)有多款商用量子處理器單元(QPU )和參數(shù)放大器產(chǎn)品進(jìn)入市場。

　　量子即服務(wù)（QaaS）——云、器件測試和代工服務(wù)

　　前文提到，發(fā)展量子技術(shù)需要投入大量時間、資金和人力。市場迫切需要量子服務(wù)提供商提供量子即服務(wù)(QaaS)，其中包括可通過云服務(wù)遠(yuǎn)程訪問的量子處理器、用于設(shè)備表征的測試臺，以及為客戶提供制造服務(wù)的代工廠。從戰(zhàn)略層面考慮，量子研究團(tuán)隊可以有選擇地將部分運營外包給第三方 QaaS 提供商，這可能會對量子生態(tài)系統(tǒng)中時間和資源有限的初創(chuàng)企業(yè)產(chǎn)生重大影響。雖然目前這種現(xiàn)象還不普遍，但在 2024 年及以后，市場對 QaaS 的興趣只會有增無減。此外，是德科技還預(yù)計，從長遠(yuǎn)來看，QaaS 提供商有助于推動設(shè)備運行、表征和制造的標(biāo)準(zhǔn)化，從而在未來實現(xiàn)對量子處理器以及量子比特相關(guān)技術(shù)進(jìn)行基準(zhǔn)測試。

　　教育領(lǐng)域的量子技術(shù)發(fā)展

　　是德科技觀察到的另一個持續(xù)趨勢是，隨著各個國家/地區(qū)大力推進(jìn)自己的量子計劃，對合格和多元化人才的需求不斷擴(kuò)大。是德科技預(yù)計，為了填補(bǔ)這一需求缺口，在 2024 年及以后，專注研究量子技術(shù)的高等教育項目會持續(xù)增加。這些項目通常會與行業(yè)合作伙伴密切協(xié)作聯(lián)合建設(shè)，從中獲得先進(jìn)的量子控制和讀出技術(shù)，讓學(xué)生能夠掌握最新的相關(guān)技能，為未來從事量子相關(guān)工作做好準(zhǔn)備。此外，豐富多樣的行業(yè)實習(xí)和導(dǎo)師項目也有助于為學(xué)生指明未來的職業(yè)發(fā)展方向。

　　除了純技術(shù)項目外，越來越多的商學(xué)院和創(chuàng)業(yè)項目也將更加關(guān)注量子技術(shù)。他們希望獲得量子技術(shù)基礎(chǔ)培訓(xùn)，以便在快速發(fā)展的量子社區(qū)中贏得競爭優(yōu)勢。

　　量子領(lǐng)域的性別平等

　　是德科技還觀察到了一個非常積極且發(fā)展迅速的趨勢，那就是業(yè)界在性別平等方面做出了許多工作，致力于提高量子技術(shù)領(lǐng)域的女性從業(yè)者比例。多元化、性別平衡的人力資源對各行各業(yè)都非常重要，量子技術(shù)當(dāng)然也不例外。

　　隨著全球量子技術(shù)研發(fā)的穩(wěn)步推進(jìn)，量子社區(qū)已不再囿于學(xué)術(shù)圈，而是擴(kuò)展到了初創(chuàng)企業(yè)、高科技公司和軍事領(lǐng)域。量子中心、孵化器以及地方和國家量子生態(tài)系統(tǒng)紛紛崛起，大力培養(yǎng)和招攬優(yōu)秀人才，競逐量子商機(jī)。要想在不遠(yuǎn)的將來發(fā)揮量子技術(shù)的潛能，解決人才缺口問題至關(guān)重要。