为什么说量子工程正成为一个独特的产业领域
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量子技术不仅仅是关于小型化,更是关于实现不可能。
我在飞往巴黎的长途航班上思考着一个问题:为什么要围绕一个横跨现有垂直领域的尺度来建立一个产业?我此行是为了参加2025年国际量子科技年 (IYQ) 在联合国教科文组织总部的开幕式。我是由2025年IEEE 主席 Kathleen Kramer 率领的 IEEE 代表团成员。本次活动是为了庆祝几篇具有里程碑意义的量子科学出版物发表100周年,包括 Wolfgang Pauli 关于他的不相容原理 的论文;Werner Heisenberg 的“运动学和机械关系的量子理论重释”,这是量子力学的第一个数学上一致的公式;以及 Max Born 和 Pascual Jordan 关于矩阵力学的论文“论量子力学”。
那次巴黎的活动让我意识到,量子工程的演变方式与纳米技术非常不同。在21世纪初,世界各国政府发起倡议来培育新兴的纳米技术领域。快进二十年,纳米技术基本上已经被吸收到半导体、先进材料和药物输送等垂直领域中。就像 Bill Joy 的臭名昭著的灰色粘稠物一样,一个打破孤岛的“纳米技术产业”从未实现。
然而,量子领域已经是一个蓬勃发展的产业,也许是因为它的科学非常独特。量子工程涉及的数学和现象与工程师迄今为止成功利用的经典物理学根本不同。许多量子技术的目标是做一些原本根本无法完成的事情。例如,量子密码学是一种完全不同的加密消息的方式,它使用量子纠缠,而经典物理学中没有类似的对应物。
正如特约编辑 Edd Gent 在“量子计算的未来是模块化的”中所报道的那样,Xanadu、IonQ、IBM 和 Welinq 等公司正在扩大量子计算机的规模,以解决传统计算机难以应对的实际问题,例如分解大数和模拟天气。他们的方法各不相同,但目标相似:在同一台计算机、数据中心以及远程位置之间连接量子处理器。
还有基于钻石缺陷的量子传感器,Quantum Catalyzer 正在努力将其商业化。正如 CEO Amanda Stein 在“5 个问题”中告诉 IEEE Spectrum 副编辑 Dina Genkina 的那样,这些传感器可以在极端环境中使用,“检测磁场、温度、压力,甚至可能是重力”。
无论其运行环境如何,所有量子技术都必须在能够精确控制温度、振动和电磁效应的设施中制造,并且配备由量子工程师和电气工程师组成的多学科团队。量子雇主寻求的技能远不止传统的 EE 培训。虽然许多 EE 对量子力学有基本的了解,但我与在巴黎交谈的量子工程师们都坚称,希望实现量子飞跃的 EE 需要在深入的层面上理解量子力学。熟悉超导或熟练使用激光控制系统也无妨。
不列颠哥伦比亚省维多利亚大学计算机科学教授兼 IEEE 量子技术社区主席 Hausi A. Müller 表示,由于各国政府寻求在密码学 领域取得量子优势的资金涌入初创公司和老牌公司,因此对具备量子技能的 EE 的需求在短期内可能会加速增长。
无论您是已经深入研究还是只是对量子感兴趣,您都可以在今年 8 月 31 日至 9 月 5 日在 Albuquerque 举行的 IEEE Quantum Week 上寻找与世界顶级量子工程师和科学家学习和交流的机会。