面临的挑战:量子技术被夸大的说法所包围,对潜在应用的不切实际的期望或误解是常见的后果。还有一些潜在的终端用户不知道某些量子传感器的存在,从而错过了机会。在发展规模经济之前,很难预测实验室演示何时或是否具有商业可行性,是否有助于机构完成任务。例如,与现有的、经典的替代方案和基准进行比较并不简单,因为经典传感器可能有几十年的研发经验。这些挑战使得预测采购支持的竞争设备变得更加复杂。此外,传感器的实用价值取决于许多因素,包括在现实环境中的性能、对环境噪声的响应、可靠性、带宽、占空比和操作死机时间等规格,但通常不是科学家或发明家在早期原型优化的首要任务。然而,这些因素与实地部署高度相关。因此,潜在的最终用户应该帮助判断这个空间。
建议:使用传感器的机构应确定一些相关的量子技术,并进行专门的调查,酌情调用合作伙伴关系、MOU和MOA。美国政府内的潜在最终用户机构(消费者)可能包括国土安全部、国家卫生研究院、农业部、美国地质调查局、美国国家海洋和大气管理局,以及能源部、国防部和NASA中最初可能不属于QIST研究生态系统的部分。国家实验室、联邦政府资助的研发中心和学术界的科学家也可能是早期采用者。QIST研发从业者和这些最终用户的共同努力可以优先用于现场测试、共同设计和开发新的量子传感器原型和应用。各机构可以利用SCQIS及其工作组来帮助确定潜在的合作伙伴关系。
建议三:支持工程研发的机构应该开发广泛适用的组件和子系统,如紧凑可靠的激光器和集成光学,以促进量子技术的发展,促进规模经济。
面临的挑战:由于控制量子系统所需的严格技术要求和工程成本,获取关键支持技术是一项挑战。将实验室原型移植到现场演示通常需要尚未可用的组件或工艺,如专用材料、制造设施、集成光子器件、激光器、电子器件、真空系统、互连、量子控制和诊断。不幸的是,许多这些使能技术还没有足够大的市场来实现规模经济。这些障碍延迟了所需子系统的开发,并且对在没有多次迭代和后续改进的情况下向最终用户交付产生了挑战。
建议:支持研发工程的机构应该与SCQIS及其工作组合作,以确定促进关键组件开发的方法,这些组件是使量子传感器更紧凑、更可靠和更具成本效益所必需的。探索与产业界的共同努力,并对基础设施进行有针对性的投资,可以生产出跨领域、多功能的组件,从而实现多种量子设备,如适用波长的可靠激光器和集成光学电路。各机构应该协调对这些有利技术的战略研发投资,建立合资企业和人才队伍,培育可持续的量子产业基础。
建议四:各机构应该简化技术转让和收购的流程,以鼓励开发和尽早采用量子传感器技术。
面临的挑战:一些与知识产权保护有关的做法可能会阻碍合作,这些挑战在国际合作中变得更加严峻。类似地,对采购的善意限制可能会推迟收购和减缓开发,在某些情况下会降低竞争力。因此,需要一种平衡的方法来确保研究安全,同时维护美国科学领导力背后的核心价值观,包括公开、透明、诚实、公平、公平竞争、客观性和民主原则。虽然研究安全面临严重威胁,但也存在一种风险,即过度广泛地实施保护措施可能会抑制推动进步的信息交流。
建议:各机构应该确定并实施有助于解决技术转让问题的做法,例如来源选择、购买权、许可协议和利益冲突。高效的技术转让和获取过程对于创新至关重要。它们可以减少发明人探索商业可行性的行政障碍,帮助最终用户访问和共同开发产品,并使公私合作更加直接。在公众信任至上的情况下,确保以适当促进创新和基础研究的方式做出决策,同时减轻行政负担,可以促进快速创新。为此,机构应该慎重考虑对技术或操作风险的承受能力,同时考虑法律和规范,维护研究安全的最佳实践。由于技术转让取决于政府、私营部门和学术界不同部门的许多人,一种方法是让SCQIS、NSTC实验室到市场小组委员会及其工作组参与进来,确定和分享最佳实践。
发展时间如何规划?
为帮助实施这些建议,报告描述了研发界在近期(1-3年)和中期(3-8年)的一些现实的期望。
在未来1-3年内,行动应该包括:
1.QIST研发领导人向各机构提供关于量子传感器的简报和研讨会。简报包括对现有传感器的调查及其对机构任务/需求的影响的分析。理想情况下,这些简报将带来后续工作,共同测试和演示量子传感器,并编制现有和可行的性能指标的策划清单。
2.潜在的最终用户应该参加以QIST为中心的专业协会会议、研讨会和圆桌会议,了解他们的需求。最终用户可以参加提议者日活动,告知研发界他们对量子技术的兴趣和期望的性能指标。