Ny OIDA-rapport siger, at fotonikteknik er nødvendig for at kommercialisere kvanteteknologi

Kvanteteknologier forventes at have stor indvirkning på markeder lige fra telekommunikation og medicin til finansiering, men fremskridt inden for produktudvikling er nødvendige for at bringe teknologierne på markedet, ifølge den nyligt udgivne OIDA Quantum Photonics Roadmap:Every Photon Counts produceret i samarbejde med Corning.

OSA Industry Development Associates (OIDA) køreplanen tydeliggør anvendelserne og timingen for kvanteteknologier og specificerer forbedringer i optik og fotonikkomponenter, der er nødvendige for at muliggøre kommercialisering. Det dækker de tre store anvendelsesområder:kvanteregistrering og metrologi, kvantekommunikation og kvanteberegning.

Kommercialisering af produkter såsom kvantesensorer til GPS-fri navigation og felt-deployerbare kvanterepeatere til kommunikation vil være væsentlige milepæle i et spirende marked, men flere investeringer i produktudvikling er kritiske. Lavere SWAP-C-enheder ville muliggøre fremskridt, for eksempel, på tværs af flere sansningskategorier, og integration af disse systemer på fotoniske chips er en kritisk vej til at gøre det. Selvom en vis integration er mulig i dag, mere on-chip-funktionalitet (f.eks. kilder, modulatorer, kontakter) er påkrævet.

"Mens feltet stadig har brug for gennembrud inden for kvantevidenskab, såsom en kvanterepeater, fotonikteknologien eksisterer allerede stort set til laboratorieeksperimenter, " siger Tom Hausken, senior industrirådgiver, Det Optiske Selskab (OSA). "Produktudviklingen - lav størrelse, vægt, kraft og omkostninger — mangler, eller den anvendes på en specifik kundeapplikation, uden gavn for resten af ​​feltet. Behovet er analogt med talentmanglen, ikke kun med videnskabsmænd, men med ingeniører i fotonik, mikroovn og kontrolelektronik, emballage og kryogenik, som har den specialiserede ekspertise til at bringe teknologien på markedet."

Selvom kvanteteknologimarkedet stadig er i de tidlige stadier, optik- og fotoniksamfundet leverer allerede kritiske komponenter til forsknings- og udviklingslaboratorier på kort sigt for at sikre fremskridt. OIDA anslår salget af optik og fotonik til laboratorieudstyr brugt af kvanteforskere til omkring 100 millioner USD om året. Det kommercielle marked for kvante slutbrugsprodukter forventes at stige til milliarder af dollars i 2030.

"Den virkelige effekt af kvanteteknologi er, hvad den kan, som kunne være langt større end markedet for selve teknologien, Hausken tilføjer. "Frygten for at gå glip af denne indvirkning på konkurrenceevnen og sikkerheden driver finansieringen af ​​kvanteforskningen, som OIDA anslår til omkring 2 milliarder USD årligt."

Den offentlige og private sektor verden over foretager flerårige investeringer i kvanteteknologier med et slutmål om markedsklare applikationer. I USA, den nationale kvanteinitiativlov, en plan for flere agenturer, foreslår 1,2 milliarder USD i finansiering til kvanteinformationsvidenskab over fem år. Den Europæiske Unions Quantum Flagship-program er budgetteret til 1 milliard euro over en tiårig periode.

Investeringer i produktudvikling af kvanteteknologi kan også understøtte klassiske applikationer. For eksempel, investeringer i integreret fotonik med lavere tab og enkeltfoton-detektorer kan give fordele inden for klassisk optisk kommunikation og billeddannelse i svagt lys, henholdsvis. Integreret fotonik tilbyder mange lovende løsninger til kvanteteknologi, på et tidspunkt, hvor det tilbyder flere løsninger på andre områder.