量子技術可以釋放大規(guī)模研發(fā)新領域的潛力，并最終帶來新的商業(yè)應用。它將使科學家和工程師能夠進行實驗并突破可能性的界限。量子技術包括計算、傳感和成像以及通信和網(wǎng)絡。但為了讓量子經(jīng)濟產(chǎn)生價值，需要建立整個價值鏈。 

雖然量子技術這一主題極其復雜，但在伊利諾伊州制造業(yè)卓越中心 ( IMEC )（MEP 國家網(wǎng)絡的一部分）我們的主要問題很簡單：美國如何幫助開發(fā)強大的量子技術供應鏈？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)新技術所需的零部件？ 

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

什么是量子技術？為什么人們對它如此感興趣？

量子技術是一個相當廣泛的類別，包括：

●     量子計算一旦實現(xiàn)，可以比傳統(tǒng)計算機更快地解決某些問題，在藥物發(fā)現(xiàn)、材料科學、金融建模和許多其他應用領域具有潛在的應用。

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

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

與任何新興技術一樣，量子進步依賴于專門的儀器來操縱和測量量子系統(tǒng)。這些復雜的儀器需要強大的供應鏈來支持其生產(chǎn)。美國正在競相開發(fā)量子技術，強大的制造基礎被視為戰(zhàn)略優(yōu)勢。從本質(zhì)上講，為量子儀器建立強大的供應鏈可以為下一次技術革命創(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和經(jīng)濟機會部、Intersect Illinois 和 World Business Chicago 等主要利益相關者合作，以了解量子計算所需的供應鏈。這與同一組利益相關者為半導體芯片和電動汽車電池所做的工作性質(zhì)相似。雖然量子技術的供應鏈將與現(xiàn)有的半導體、納米技術和光子學供應鏈有一些交叉，但還需要建立更多的聯(lián)系。

合乎邏輯的下一步是供應鏈映射，它回答了有關這項復雜技術的基本問題：

●     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？

量子儀器原型設計涉及設計、制造、特性描述、組裝、封裝、測試和驗證。然而，這項技術本身是一個新領域。雖然大學和國家實驗室的研究設施可以實現(xiàn)早期開發(fā)，但它們并不適合建立可重復、可制造和可擴展的產(chǎn)品和流程。向前邁出的關鍵一步是確定哪些制造商可以進行重新設計并進行投資，成為未來量子儀器供應鏈的一部分。

美國伊利諾伊州制定了雄心勃勃的量子技術計劃

今年早些時候，伊利諾伊州州長 JB Pritzker 宣布了一項撥款 5 億美元用于量子技術發(fā)展的提案。該提案包括開發(fā)一個最先進的量子園區(qū)，以展示該州對半導體行業(yè)和量子信息技術交叉領域設計、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項目，預計開發(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算發(fā)展做好準備的州。推動量子技術發(fā)展的其他關鍵參與者包括：

●     量子經(jīng)濟發(fā)展聯(lián)盟 ( QED-C) –一個利益相關者聯(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，是推進量子信息科學的聯(lián)邦戰(zhàn)略的一部分，也是 2018 年國家量子計劃法案的要求。

●      SRI——一家美國非營利性科學研究機構，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)和促進合作、聯(lián)合項目和信息交流的渠道。CQE“將成員機構的智力、研究能力和工程能力匯集在一起，以強大的協(xié)作努力推動量子科學的發(fā)展。大學和國家實驗室共有 210 多名研究人員，研究量子信息技術的各個領域?！?/p>

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)濟高效的方式開發(fā)或采用技術創(chuàng)新。研發(fā)可能既昂貴又耗時。早期研發(fā)通常會產(chǎn)生確認應用或流程概念驗證的技術。然而，從在實驗室中產(chǎn)生結(jié)果到建立可重復、可制造和可擴展的產(chǎn)品和流程，這可能是一個漫長的過程。這就是 NIST 的 MATTR 計劃發(fā)揮作用的地方。

MATTR 服務充當制造商和NIST 實驗室之間的橋梁。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 研究人員和科學家的豐富技術專業(yè)知識。這些實驗室擁有材料研究、增材制造和量子計算等新興技術等領域的廣泛專業(yè)知識。

NIST 實驗室的專家可以幫助識別擴大生產(chǎn)過程中的潛在障礙，并提供技術見解，指導如何設計和實施可擴展以滿足未來增長需求的流程。實際上，MATTR 利用 NIST 實驗室的豐富知識為制造商提供支持，最終促進創(chuàng)新型新產(chǎn)品和技術的開發(fā)。

在我們的案例中，我們利用 NIST 的技術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遇做好準備。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量子技術所需的激光系統(tǒng)、絕緣體和生物冷卻器的零件。 

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

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