量子技術(shù)可以釋放大規(guī)模研發(fā)新領(lǐng)域的潛力，并最終帶來新的商業(yè)應(yīng)用。它將使科學(xué)家和工程師能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并突破可能性的界限。量子技術(shù)包括計(jì)算、傳感和成像以及通信和網(wǎng)絡(luò)。但為了讓量子經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生價(jià)值，需要建立整個價(jià)值鏈。 

雖然量子技術(shù)這一主題極其復(fù)雜，但在伊利諾伊州制造業(yè)卓越中心 ( IMEC )（MEP 國家網(wǎng)絡(luò)的一部分）我們的主要問題很簡單：美國如何幫助開發(fā)強(qiáng)大的量子技術(shù)供應(yīng)鏈？更具體地說，伊利諾伊州的制造商如何定位自己來制造這種創(chuàng)新技術(shù)所需的零部件？ 

我們聯(lián)系了美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的 MEP 輔助技術(shù)與技術(shù)資源 ( MATTR ) 服務(wù)，以了解創(chuàng)建所需組件和產(chǎn)品供應(yīng)鏈所需的能力。我們希望找到可以參與這一新興供應(yīng)鏈的潛在供應(yīng)商。

什么是量子技術(shù)？為什么人們對它如此感興趣？

量子技術(shù)是一個相當(dāng)廣泛的類別，包括：

●     量子計(jì)算一旦實(shí)現(xiàn)，可以比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地解決某些問題，在藥物發(fā)現(xiàn)、材料科學(xué)、金融建模和許多其他應(yīng)用領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。

●     量子傳感器和成像，具有前所未有的靈敏度，可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、導(dǎo)航和地球物理勘探。

●     量子通信和網(wǎng)絡(luò)，具有先進(jìn)的加密功能，可在公共和私人網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)更安全的信息共享。

與任何新興技術(shù)一樣，量子進(jìn)步依賴于專門的儀器來操縱和測量量子系統(tǒng)。這些復(fù)雜的儀器需要強(qiáng)大的供應(yīng)鏈來支持其生產(chǎn)。美國正在競相開發(fā)量子技術(shù)，強(qiáng)大的制造基礎(chǔ)被視為戰(zhàn)略優(yōu)勢。從本質(zhì)上講，為量子儀器建立強(qiáng)大的供應(yīng)鏈可以為下一次技術(shù)革命創(chuàng)造所需的工具。

了解所需內(nèi)容并映射功能

在 IMEC，我們正在與伊利諾伊州商務(wù)和經(jīng)濟(jì)機(jī)會部、Intersect Illinois 和 World Business Chicago 等主要利益相關(guān)者合作，以了解量子計(jì)算所需的供應(yīng)鏈。這與同一組利益相關(guān)者為半導(dǎo)體芯片和電動汽車電池所做的工作性質(zhì)相似。雖然量子技術(shù)的供應(yīng)鏈將與現(xiàn)有的半導(dǎo)體、納米技術(shù)和光子學(xué)供應(yīng)鏈有一些交叉，但還需要建立更多的聯(lián)系。

合乎邏輯的下一步是供應(yīng)鏈映射，它回答了有關(guān)這項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)的基本問題：

●     它由哪些部分組成？

●     制造它們需要什么？

●     誰可能有能力做到這些？

●     誰有能力投資？

量子儀器原型設(shè)計(jì)涉及設(shè)計(jì)、制造、特性描述、組裝、封裝、測試和驗(yàn)證。然而，這項(xiàng)技術(shù)本身是一個新領(lǐng)域。雖然大學(xué)和國家實(shí)驗(yàn)室的研究設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)早期開發(fā)，但它們并不適合建立可重復(fù)、可制造和可擴(kuò)展的產(chǎn)品和流程。向前邁出的關(guān)鍵一步是確定哪些制造商可以進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并進(jìn)行投資，成為未來量子儀器供應(yīng)鏈的一部分。

美國伊利諾伊州制定了雄心勃勃的量子技術(shù)計(jì)劃

今年早些時候，伊利諾伊州州長 JB Pritzker 宣布了一項(xiàng)撥款 5 億美元用于量子技術(shù)發(fā)展的提案。該提案包括開發(fā)一個最先進(jìn)的量子園區(qū)，以展示該州對半導(dǎo)體行業(yè)和量子信息技術(shù)交叉領(lǐng)域設(shè)計(jì)、測試和封裝的承諾。這座占地 150 英畝的園區(qū)將成為該州歷史上最大的技術(shù)項(xiàng)目，預(yù)計(jì)開發(fā)成本約為 200 億美元。 

伊利諾伊州并不是唯一一個為量子計(jì)算發(fā)展做好準(zhǔn)備的州。推動量子技術(shù)發(fā)展的其他關(guān)鍵參與者包括：

●     量子經(jīng)濟(jì)發(fā)展聯(lián)盟 ( QED-C) –一個利益相關(guān)者聯(lián)盟，旨在推動和發(fā)展量子產(chǎn)業(yè)。QED-C 是在 NIST 的支持下成立的，是推進(jìn)量子信息科學(xué)的聯(lián)邦戰(zhàn)略的一部分，也是 2018 年國家量子計(jì)劃法案的要求。

●      SRI——一家美國非營利性科學(xué)研究機(jī)構(gòu)，擁有 2,000 多名員工，為市場帶來創(chuàng)新和創(chuàng)意。

●     芝加哥量子交易所 ( CQE ) –開發(fā)和促進(jìn)合作、聯(lián)合項(xiàng)目和信息交流的渠道。CQE“將成員機(jī)構(gòu)的智力、研究能力和工程能力匯集在一起，以強(qiáng)大的協(xié)作努力推動量子科學(xué)的發(fā)展。大學(xué)和國家實(shí)驗(yàn)室共有 210 多名研究人員，研究量子信息技術(shù)的各個領(lǐng)域。”

利用 NIST 資源幫助制造商做出正確的投資

美國制造商面臨的挑戰(zhàn)之一是能夠以經(jīng)濟(jì)高效的方式開發(fā)或采用技術(shù)創(chuàng)新。研發(fā)可能既昂貴又耗時。早期研發(fā)通常會產(chǎn)生確認(rèn)應(yīng)用或流程概念驗(yàn)證的技術(shù)。然而，從在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生結(jié)果到建立可重復(fù)、可制造和可擴(kuò)展的產(chǎn)品和流程，這可能是一個漫長的過程。這就是 NIST 的 MATTR 計(jì)劃發(fā)揮作用的地方。

MATTR 服務(wù)充當(dāng)制造商和NIST 實(shí)驗(yàn)室之間的橋梁。像 IMEC 這樣的MEP 中心可以代表其制造客戶提出 MATTR 請求。通過這種聯(lián)系，制造商可以獲得 NIST 研究人員和科學(xué)家的豐富技術(shù)專業(yè)知識。這些實(shí)驗(yàn)室擁有材料研究、增材制造和量子計(jì)算等新興技術(shù)等領(lǐng)域的廣泛專業(yè)知識。

NIST 實(shí)驗(yàn)室的專家可以幫助識別擴(kuò)大生產(chǎn)過程中的潛在障礙，并提供技術(shù)見解，指導(dǎo)如何設(shè)計(jì)和實(shí)施可擴(kuò)展以滿足未來增長需求的流程。實(shí)際上，MATTR 利用 NIST 實(shí)驗(yàn)室的豐富知識為制造商提供支持，最終促進(jìn)創(chuàng)新型新產(chǎn)品和技術(shù)的開發(fā)。

在我們的案例中，我們利用 NIST 的技術(shù)專長不是為了解決特定公司的特定問題，而是為了了解這個新行業(yè)將會是什么樣子，以及伊利諾伊州的公司如何為這一新興機(jī)遇做好準(zhǔn)備。MATTR 可以幫助闡明創(chuàng)造能力需要什么，或者幫助制造商重組其能力以制造或供應(yīng)量子技術(shù)所需的激光系統(tǒng)、絕緣體和生物冷卻器的零件。 

MATTR 是獲取世界一流 NIST 技術(shù)專業(yè)知識的一種方式，無論是幫助制造商找到適合其實(shí)際問題的解決方案，還是深入了解全新技術(shù)的出現(xiàn)。請聯(lián)系您當(dāng)?shù)氐?MEP 中心，了解您的制造企業(yè)如何從 MATTR 服務(wù)中受益。

（Dave 是IMEC的總裁，該公司隸屬于MEP 國家網(wǎng)絡(luò)。他擅長績效管理、小型企業(yè)發(fā)展和組織成長戰(zhàn)略。）