Quantumtechnologieën zullen naar verwachting grote gevolgen hebben in markten variërend van telecom en medicijnen tot financiën, maar vooruitgang in productengineering is nodig om de technologieën op de markt te brengen, volgens de nieuw uitgebrachte OIDA Quantum Photonics Roadmap:Every Photon Counts, geproduceerd in samenwerking met Corning.

De roadmap van OSA Industry Development Associates (OIDA) verduidelijkt de toepassingen en timing voor kwantumtechnologieën en specificeert verbeteringen in optica en fotonica-componenten die nodig zijn om commercialisering mogelijk te maken. Het omvat de drie belangrijkste toepassingsgebieden:kwantumdetectie en metrologie, kwantumcommunicatie en kwantumcomputing.

De commercialisering van producten zoals kwantumsensoren voor GPS-vrije navigatie en in het veld inzetbare kwantumrepeaters voor communicatie zullen belangrijke mijlpalen zijn in een opkomende markt, maar meer investeringen in productengineering zijn van cruciaal belang. Lagere SWAP-C-apparaten zouden vooruitgang mogelijk maken, bijvoorbeeld, over meerdere detectiecategorieën, en integratie van deze systemen op fotonische chips is een cruciaal pad om dit te doen. Hoewel enige integratie vandaag de dag mogelijk is, meer functionaliteit op de chip (bijv. bronnen, modulatoren, schakelaars) nodig.

"Hoewel het veld nog steeds doorbraken nodig heeft in de kwantumwetenschap, zoals een kwantumrepeater, de fotonica-technologie bestaat al grotendeels voor laboratoriumexperimenten, " zegt Tom Hausken, senior industrie adviseur, De Optische Vereniging (OSA). "De productengineering - kleine afmetingen, gewicht, kracht en kosten - ontbreekt, of het wordt toegepast op een specifieke klanttoepassing, zonder voordeel voor de rest van het veld. De behoefte is analoog aan het tekort aan talent, niet alleen met wetenschappers, maar met ingenieurs in fotonica, magnetron en besturingselektronica, verpakking en cryogenics die de gespecialiseerde expertise hebben om de technologie op de markt te brengen."

Hoewel de markt voor kwantumtechnologie nog in de kinderschoenen staat, de optica- en fotonica-gemeenschap levert op korte termijn al kritieke ondersteunende componenten aan onderzoeks- en ontwikkelingslaboratoria om vooruitgang te garanderen. OIDA schat de verkoop van optica en fotonica voor laboratoriumapparatuur die door kwantumonderzoekers wordt gebruikt op ongeveer 100 miljoen dollar per jaar. De commerciële markt voor kwantumproducten voor eindgebruik zal naar verwachting in 2030 oplopen tot miljarden dollars.

"De echte impact van kwantumtechnologie is wat het kan doen, die veel groter zou kunnen zijn dan de markt voor de technologie zelf, " Hausken voegt toe. "De angst om die impact op het concurrentievermogen en de veiligheid te missen (FOMO) is de drijvende kracht achter de financiering van kwantumonderzoek, die OIDA schat op ongeveer US $ 2 miljard per jaar."

De publieke en private sector wereldwijd doen meerjarige investeringen in kwantumtechnologieën met als einddoel marktklare toepassingen. In de VS, de Nationale Wet op het kwantuminitiatief, een multi-agentschappenplan, stelt voor over een periode van vijf jaar US $ 1,2 miljard aan financiering voor kwantuminformatiewetenschap voor te stellen. Het Quantum Flagship-programma van de Europese Unie is begroot op 1 miljard euro over een periode van tien jaar.

Investeringen in de productengineering van kwantumtechnologie kunnen ook klassieke toepassingen ondersteunen. Bijvoorbeeld, investeringen in geïntegreerde fotonica met lagere verliezen en detectoren met één foton kunnen voordelen opleveren in klassieke optische communicatie en beeldvorming bij weinig licht, respectievelijk. Geïntegreerde fotonica biedt veel kansrijke oplossingen voor kwantumtechnologie, op een moment dat het meerdere oplossingen biedt op andere gebieden.