提交国家量子战略:拟议框架

舰队已向澳大利亚国家量子战略的提议框架见谘询文件

ARC未来低能电子技术卓越中心(FLEET;fleet.org.au)是莫纳什大学、澳大利亚国立大学、新南威尔士大学、昆士兰大学、皇家墨尔本理工大学、斯威本理工大学和卧龙冈大学的合作项目,由约200名量子技术、量子材料、电子、半导体、材料科学和电子器件领域的领先研究人员组成。

FLEET的成立是为了解决一个根本性的挑战:信息和计算技术(ICT)的增长预计将在1- 20年内受到全球能源生产的严重限制。FLEET正在利用新的量子现象来构建能够大大降低计算能耗的新设备和技术,确保ICT的可持续未来。

FLEET的研究以材料中的新型量子现象为基础:

  • 雷竞技苹果版,其中量子能带的拓扑性质导致了材料中的新导电特性
  • Exciton-polaritons、量子纠缠半物质、半光粒子,它们可能在固体中表现出自发的量子相干和超流体流动
  • “bose - einstein”冷凝物,原子气体的量子相干超流体
  • 超快量子控制利用光脉冲测量材料的性能

FLEET强烈支持通过国家量子战略来指导澳大利亚量子技术的研究、培训和商业化。

FLEET欢迎有机会从我们的任务和我们的研究人员的角度提供具体的反馈。我们特别提请你注意一些关键点,我们认为在制定目标、一些额外的倡议和一个额外的目标时应考虑到这些关键点。

量子科技(咨询文件,第7页)

FLEET认为量子技术(如第7页的例子所述)包容ly的定义。定义澳大利亚量子战略的范围带来了一个难题:很明显,量子技术是一个具有独特和非凡变革潜力的领域,然而,随着新科学的产生,任何对量子技术的严格定义都可能变得过时,因此有扼杀创新的风险。

因此,我们建议采用包容量子技术的定义是

  1. 是新颖的,而且
  2. 依靠量子现象(如量子叠加态量子纠缠量子退相干量子拓扑紧急的粒子和其他),这超出了最简单的单粒子量子力学。

这个定义遵循了Gerard Milburn (doi.org/10.1098/rsta.2003.1227)或英国国防科学技术实验室报告。英国量子技术版图(2014),以区分激光和固态晶体管等“第一次量子革命”(或“量子1.0”)的技术与“第二次量子革命”(或“量子2.0”)的技术。

值得注意的是,自从量子2.0首次被设想以来,其他新的量子现象已经变得越来越重要,现在被认为是量子技术的有前途的组成部分。这些包括的概念拓扑结构量子力学状态或流形,以及紧急的粒子作为容错拓扑量子计算等量子技术的重要组成部分。这强调了需要一个包容性的定义,因为这是预测量子科学和技术新发展的必要条件。

目标3:提升澳大利亚在量子研究领域的全球领导地位(咨询文件,第11页)
提出倡议
3.1与政府和行业机构合作,协调提供综合研究资助计划,通过重点研究领域的优先次序解决长期和短期需求(支持从基础研究到工业发展的范围)
3.2识别和发展支持高级研究的能力和基础设施

FLEET很高兴地看到从短期到长期的整个研究范围,以及通过开发进行基础研究(倡议3.1)。澳大利亚在量子技术领域的领导地位是对基础研究持续投资的结果,并具有非常长远的商业发展前景。例如,澳大利亚非常成功的硅量子计算工作是由新南威尔士大学的布鲁斯·凯恩(Bruce Kane)提出的基于硅中的磷捐赠者的量子计算机的建议发展而来的,该想法的发展得到了ARC特别研究中心和连续三个卓越中心的持续支持,持续了20多年。澳大利亚不应忽视这样一个事实,即今天全球量子技术的领先国家都在基础研究上投入了几十年,才达到了目前的领先地位,下一代量子技术的领先国家将是今天投资基础研究的国家。

FLEET想要强调的是,量子技术依赖于量子材料研究的进步(倡议3.1)。半导体中的颜色中心(如钻石中的NV中心)使单光子发射器和量子传感器成为可能。薄膜超导体和绝缘隧道结使超导量子比特成为可能。几种量子计算和量子模拟方案是世界范围内有源量子材料研究的主题。例如,容错拓扑量子计算需要一个尚未在实验上实现的拓扑超导平台,这是全球密集研究的主题。二维材料的新型扭曲moiré异质结构被提出作为量子模拟的稳健平台。量子材料的基础研究是蓬勃发展的量子技术生态系统的关键支撑支柱,也是澳大利亚可能发展的任何量子制造能力的必要组成部分。

FLEET认为,主要的研究基础设施对量子技术的研究和开发至关重要(倡议3.2)。量子技术研究在很大程度上依赖于国家合作研究基础设施战略(NCRIS)支持的基础设施,如国家计算基础设施(NCI)、澳大利亚国家制造设施(ANFF)和澳大利亚核科学技术组织(ANSTO)。澳大利亚的国家量子战略应确保量子技术研究和开发所需的关键基础设施继续得到支持,并适当扩展,以满足量子技术社区日益增长的需求。

目标3:提升澳大利亚在量子研究领域的全球领导地位
提出倡议
>3.5支持多元化和包容性的研究社区
目标4:推动技术劳动力增长,扩大工业规模,使澳大利亚成为首选目的地量子技术人才
提出倡议
>4.6探索如何增加量子产业中代表性不足群体的参与,包括农村和地区澳大利亚人。积极推动澳大利亚成为量子人才、机会和投资的目的地,包括通过有针对性的激励措施

FLEET坚信,为研究、培训和商业化培养一个多样化、公平和包容的环境将使澳大利亚的人力资源最大化,并为所有澳大利亚人参与这一重要努力提供公平的机会。鉴于这一倡议的跨领域性质(它影响战略中的所有7个目标),我们敦促将这一倡议提升到一个战略的地位额外的客观的在战略框架内,通过具体举措处理框架的各个方面,包括:

  • 确保公平使用世界领先的量子基础设施,
  • 确保公平参与政府资助的研究和商业化项目,
  • 提供公平的培训机会,鼓励多元化的量子劳动力,
  • 培育包容的全球伙伴关系网络。

FLEET已经制定了确保STEM研究的公平性和多样性的战略,并强烈支持在澳大利亚国家量子战略的范围内纳入确保公平性和多样性的原则,并很高兴就战略的实施进行咨询,以分享我们的成功和经验教训。

目标4:推动技术劳动力增长,扩大工业规模,使澳大利亚成为首选目的地量子技术人才
提出倡议
>4.4进行建模,以确定未来的量子劳动力需求,以及必要的配套教育基础设施。
>4.7瞄准关键的国际人才,特别是海外澳大利亚人,与国家研究和增长优先事项保持一致

在该中心的生命周期中,FLEET预计将为维多利亚州、昆士兰州、新南威尔士州和ACT的大约100名荣誉、硕士和博士学生提供理论、合成、制造和量子材料和器件的特征化培训。这些毕业生中的许多人将为澳大利亚的量子劳动力做出贡献。

FLEET担心,提议的倡议确定了劳动力增长的需求,但没有解决如何支持培训(倡议4.4)。科学家和工程师在量子技术方面的大部分培训将在学术环境中进行,特别是在FLEET等联邦资助的中心。然而,重要的是要认识到,高等研究学位的培训能力并不受研究补助金的限制,而是受奖学金名额的限制,主要由教育部的研究培训计划资助。对增加量子技术科学家和工程师培训的支持必须以相应增加研究培训计划资金或其他培训支持来源为基础,最好是与量子技术研究挂钩或专门针对量子技术培训。

FLEET强调,吸引国际人才到澳大利亚的最佳和最具成本效益的机会是高等教育阶段(倡议4.7)。澳大利亚的量子劳动力培训应该认识到这一点,并提供资源来吸引世界上最优秀的人才,并在澳大利亚对他们进行量子技术教育。这为澳大利亚留住人才提供了最好的前景,而且有助于建立最好的量子技术学术研究环境,支持整个生态系统。

FLEET认为,政府在短期内可以采取的改善澳大利亚量子劳动力增长的最有效行动之一,将是确保学生和工人进入澳大利亚接受量子产业培训和就业的有效签证途径。

你的真诚,
Michael S. Fuhrer
ARC未来低能耗电子技术卓越中心主任(fleet.org.au)