在今年1月舉行的科隆啟動會議上，一批創(chuàng)新人才發(fā)出了路線圖的啟動信號，該路線圖將捆綁北威州的大學(xué)、研究機構(gòu)、初創(chuàng)企業(yè)和公司在量子技術(shù)領(lǐng)域開展研究。兩個主要的州級部門，文化與科學(xué)部（MKW）和經(jīng)濟、工業(yè)、氣候保護與能源部（MWIKE）已委托QT.NMWP.NRW 協(xié)調(diào)辦公室和Forschungszentrum Jülich實施該路線圖。弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所負責(zé)協(xié)調(diào)工作。

　　北萊茵-威斯特法倫州擁有一個充滿活力的量子生態(tài)系統(tǒng)。在全州范圍內(nèi)，大學(xué)和研究機構(gòu)、初創(chuàng)企業(yè)和成熟企業(yè)以及支持性倡議，都在推動量子技術(shù)向未來市場發(fā)展。北威州政府正在啟動一個量子技術(shù)路線圖，將這些活動捆綁在一起并充分利用現(xiàn)有的實力和區(qū)位優(yōu)勢。

　　未來量子技術(shù)市場的戰(zhàn)略方針

　　Bernd Jungbluth博士代表亞琛弗勞恩霍夫量子技術(shù)研究所，就協(xié)調(diào)北威州量子路線圖接受了采訪，談到了量子技術(shù)的未來潛力，該州的研究活動，以及研究所的戰(zhàn)略性量子技術(shù)項目，以及當前路線圖的計劃和目標。Bernd Jungbluth博士是研究所領(lǐng)導(dǎo)量子技術(shù)戰(zhàn)略任務(wù)的負責(zé)人，并負責(zé)協(xié)調(diào)北威州量子路線圖。

　　問：是什么讓量子技術(shù)成為一個具有戰(zhàn)略意義、前景廣闊的領(lǐng)域？

　　答：目前，正在展開的“量子技術(shù)2.0”是過去100年研發(fā)技術(shù)進步的系統(tǒng)性延續(xù)?，F(xiàn)在，研究人員能夠控制最小的微觀系統(tǒng)，能夠制備、控制和讀出單個原子、離子和光子。其中一個關(guān)鍵工具就是激光，它使能夠利用量子力學(xué)定律，這些定律通常與直覺相反，但卻能產(chǎn)生真正的效果。這讓業(yè)界能夠在傳感器技術(shù)、成像、計算和安全通信等領(lǐng)域制定新的標準。簡而言之：量子技術(shù)2.0極大豐富了人類的工程工具箱。

　　問：研究所在這一技術(shù)領(lǐng)域扮演什么角色？

　　答：量子技術(shù)正處于從知識驅(qū)動型基礎(chǔ)研究向應(yīng)用導(dǎo)向型技術(shù)開發(fā)轉(zhuǎn)變的臨界點上。弗勞恩霍夫協(xié)會的成立，本身就是為了推動量子技術(shù)向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所從 2016年一開始就參與其中。畢竟，激光是微米和納米級高精度加工的終極工具，也是量子系統(tǒng)制備和控制的終極工具。

　　此外，我們一直使用的光子本身就是量子信息的載體。在研究所的一個內(nèi)部工作組中，我們系統(tǒng)分析了量子技術(shù)帶來的機遇和需求，以及我們已經(jīng)具備的技能和需要加強的地方。在此基礎(chǔ)上，我們能夠成功申請公共資助項目，并為這些項目貢獻研究團隊的專業(yè)知識。我們將自己視為激光行業(yè)的先驅(qū)，并帶領(lǐng)光子學(xué)領(lǐng)域的合作伙伴一起踏上這條征程。

　　問：量子技術(shù)的哪些應(yīng)用是焦點？

　　答：目前由德國聯(lián)邦教育與研究部（BMBF）資助的項目致力于量子光學(xué)相干斷層掃描（OCT）。這使我們能夠精確地洞察陶瓷或組織，后者在醫(yī)學(xué)診斷方面大有可為。這里的亮點在于，我們可以將不同波長的光子相互糾纏在一起。由于這種糾纏，愛因斯坦曾稱之為“幽靈”，盡管存在空間分離，但這些光子對的性質(zhì)仍然密切相關(guān)，因此測量一個光子就足以知道第二個光子的狀態(tài)。我們利用激光和非線性光學(xué)產(chǎn)生這些光子對。這個過程對于波長范圍內(nèi)的測量很有意義，迄今為止，在這些波長范圍內(nèi)的探測都很復(fù)雜。

　　問：這種應(yīng)用將帶來什么？

　　答：在BMBF資助的“量子測量技術(shù)燈塔項目”中，我們聯(lián)合了其他項目單位成員，該聯(lián)合體旨在將OCT 技術(shù)用于腫瘤檢測。研究所將提供線光譜儀和算法。同時，基礎(chǔ)光子技術(shù)也很重要，例如選擇性激光蝕刻，我們利用它將微米級精細結(jié)構(gòu)引入玻璃體。我們利用這種技術(shù)為光子量子計算機制造離子阱。另一個重要項目是雷德貝格鑷子陣列，它能在雷德貝格計算機中優(yōu)化光束分布。來自四個輸出端的光束被分成2000個小光束，以提供2000個量子位。

　　問：請談?wù)剚嗚∧壳罢诮ㄔ斓牧孔踊ヂ?lián)網(wǎng)節(jié)點？

　　答：在開發(fā)量子網(wǎng)絡(luò)的過程中，我們與荷蘭代爾夫特的QuTech公司密切合作，建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，因此在這一領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位。這種合作關(guān)系是一個很好的例子，說明我們作為光子學(xué)和激光研究所，可以為量子技術(shù)提供重要的技術(shù)基礎(chǔ)，并轉(zhuǎn)讓開發(fā)激光-光學(xué)系統(tǒng)的成熟方法。

　　這些技術(shù)基礎(chǔ)，包括從光學(xué)設(shè)計和高精度組件到封裝和算法方面的專業(yè)知識。在量子互聯(lián)網(wǎng)方面，研究所已經(jīng)開發(fā)出一種基于非線性光學(xué)的幾乎無噪聲量子頻率轉(zhuǎn)換器，目前已用于在代爾夫特和海牙之間的現(xiàn)有電信光纖上成功交換糾纏。

　　問：除了技術(shù)魅力外，該如何從戰(zhàn)略角度評估這一項目？

　　答：參與這項具有全球影響力的實驗，對研究所來說具有多方面的意義。它為我們在未來量子技術(shù)領(lǐng)域的活動創(chuàng)造了知名度，確認了未來的戰(zhàn)略方向并表明我們處于技術(shù)前沿。合作伙伴向我們表明，我們的技術(shù)貢獻是不可或缺的。

　　此外還有其他方面：通過量子互聯(lián)網(wǎng)的具體實施，我們每天都在學(xué)習(xí)并被迫為一些問題找到解決方案。這種實用性還可以吸引人才，而在這個要求苛刻的技術(shù)領(lǐng)域，人才是非常稀缺的。技術(shù)工人的短缺是量子技術(shù)的主要限制之一。有了我們，有才能的人才可以塑造未來，而不是被困在象牙塔里。

　　問：網(wǎng)絡(luò)在打開量子世界的大門中扮演著怎樣的角色？

　　答：我們正在接受北威州的資助，以建立互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。如果沒有我們在合作中獲得的科學(xué)地位，這將是難以想象的。我們非常感謝荷蘭同事對我們的信任，以及他們?yōu)檠芯刻峁┑脑S多真知灼見。他們還在互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點建設(shè)過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，我們正在代爾夫特共同組裝、安裝和測試該節(jié)點，然后將其帶到亞琛并在這里投入使用。研究所目前的優(yōu)勢在于，我們可以將整個激光技術(shù)領(lǐng)域，從光源開發(fā)到各行各業(yè)的具體應(yīng)用，都匯聚在同一屋檐下。

　　對我們的工業(yè)客戶和供應(yīng)商所面臨的挑戰(zhàn)和問題的深入了解，使我們更加關(guān)注市場實際需要什么樣的解決方案。目前，我們正在量子技術(shù)領(lǐng)域效仿這一做法。我們?nèi)匀皇且患壹す饧夹g(shù)研究所，致力于與這一年輕技術(shù)領(lǐng)域的參與者密切合作。只有這樣，我們才能最大限度地利用40多年來積累的專業(yè)知識。

　　問：您如何評價研發(fā)現(xiàn)狀？

　　答：事實上，我們在北威州已經(jīng)擁有一個非常富饒的量子生態(tài)系統(tǒng)，包括錫根、帕德博恩、波恩和亞琛在內(nèi)的十所大學(xué)、德國航空航天中心、尤利希研究中心、多個弗勞恩霍夫研究所以及大量創(chuàng)新型中小型企業(yè)、衍生企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)都在這里設(shè)立了教席。其中既有年輕的亞琛ARQUE系統(tǒng)有限公司開發(fā)的基于半導(dǎo)體的可擴展量子計算機，也有錫根eleQtron有限公司開發(fā)的基于離子阱的量子計算機，還有明斯特Pixel Photonics有限公司利用超導(dǎo)納米線和光子集成電路推動單光子探測技術(shù)的發(fā)展。

　　其中的許多公司都將總部都設(shè)在LASER.region.AACHEN地區(qū)。因此，我們有許多“燈塔”，需要將它們協(xié)同連接起來，才能使各個部分發(fā)揮更大的作用。國家通過文化和科學(xué)部以及經(jīng)濟、工業(yè)、氣候保護和能源部支持這一進程。我們起步并不早，但我們擁有非常堅實的科學(xué)和工業(yè)基礎(chǔ)。我們希望利用我們的戰(zhàn)略經(jīng)驗，以最佳方式將這些優(yōu)勢捆綁在一起。我們可以在這里創(chuàng)造一個環(huán)境，讓分拆企業(yè)和初創(chuàng)企業(yè)能夠發(fā)展成為未來市場的相關(guān)參與者。

　　問：如何制定量子路線圖？

　　答：州政府委托研究所負責(zé)協(xié)調(diào)這一進程，我們與EIN量子北威州辦事處和尤利希研究中心密切合作。不過，最終目標是讓州內(nèi)盡可能多的參與者參與進來。在啟動儀式之后，一切都將真正開始。

　　期間會有一個整合的過程。我們邀請所有感興趣的各方貢獻他們的專業(yè)知識和想法。到目前為止，已有70家公司、大學(xué)和研究機構(gòu)加入。如何將它們適當?shù)卣显谝黄穑芾硭鼈冎g的差異并就聯(lián)合路線圖達成一致，是一項令人興奮的任務(wù)。這就需要合理利用有限的資源，創(chuàng)造合適的框架條件。

　　量子科學(xué)與工程中心（QSE）也可以成為一個中心錨點。當最終的資金決定作出后，我們幾乎可以立即在亞琛數(shù)字光子生產(chǎn)研究園區(qū)的過渡區(qū)域開始工作。如今，北威州量子生態(tài)系統(tǒng)中的許多相關(guān)參與者已經(jīng)開始相互交流。我們堅信，量子技術(shù)能夠也必將為地區(qū)的結(jié)構(gòu)變革做出重要貢獻。

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