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推 动 商 业 科 技 创 新

长文预警:本文深度剖析了加拿大量子技术的现状和发展规划,供相关领域的人士学习收藏。

来源:加拿大创新、科学和经济发展编译:枫投网

 

加拿大经济创新、科学与发展对加拿大未来的技术前景进行了详细评论

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量子技术和科学处于研究和创新的前沿,具有商业化和改变游戏规则的巨大潜力。 

自 100 多年前量子科学诞生以来,量子技术一直是许多变革性创新的源泉,包括半导体和激光器。未来几年,新的突破将进一步改变人们的工作和生活方式。随着设计和工程量子态能力的增强,加拿大量子技术的新发展完全有能力实现这一潜力。

 

新兴的量子创新将支撑从计算到人工智能(AI)再到医疗保健等领域的重大进步,并具有广泛的应用。此类应用包括开发救生药物和疫苗、定位关键矿物和其他自然资源(并减轻提取它们对环境的影响)、使运输更安全、更高效、加速更高容量电池的设计等等。

 

量子技术还将增强数字隐私、加强网络安全并通过安全通信保护数字基础设施。然而,在不法分子手中,量子计算的进步可能会使敏感信息面临风险。为了保持竞争力并扩大未来机会,企业需要利用量子技术提供的改进功能并帮助经济面向未来。

 

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加拿大量子技术的经济优势 

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下一次量子技术革命预计将带来重大经济效益。根据加拿大国家研究委员会 (NRC) 委托进行的一项研究,到 2045 年,量子行业将成为加拿大价值 1,390 亿加元的产业,创造超过 20 万个就业岗位,带来 420 亿加元的回报,可能为加拿大 GDP 贡献 3%。 

几十年来,加拿大通过对量子科学的投资占据了领先地位,其中 2012 年至 2022 年间投资额超过 10 亿加元。

 

省级政府还对量子领导中心进行了大量投资。此外,自 2002 年以来,私人投资者和慈善家已向量子科学、创新和公司投入了超过 10 亿加元。

 

这些投资帮助建立了一个不断发展的生态系统,其中包括加拿大的世界级量子技术中心,包括全国各地的大学和行业领先的先驱公司。

 

由于这些举措,加拿大成为了多项量子第一的发源地。这些成就包括:

  • 总部位于不列颠哥伦比亚省伯纳比的D-Wave于 2011 年推出了第一台基于量子技术的计算机;
  • 总部位于温哥华的1Qbit于 2015 年被世界经济论坛认可为第一家致力于生产量子计算机商业应用的软件公司;
  • 总部位于多伦多的Xanadu于 2018 年推出了 PennyLane,这是首款用于量子计算机的专用机器学习 (ML) 软件,并于 2022 年展示了量子霸权。

 

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促进加拿大量子技术研究与创新 

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2023 年 1 月 13 日,加拿大政府启动了加拿大国家量子战略(NQS),以支持加拿大的量子领域并巩固加拿大在这一快速增长领域的领导地位。 

NQS 是加拿大一项投资 3.6 亿加元的计划,旨在利用其在量子科学领域的优势并推进具有巨大商业化潜力的量子技术。该战略将扩大加拿大在量子研究方面现有的全球领导地位,并发展加拿大的量子技术、公司和人才。

 

该战略还将指导加拿大政府未来的量子投资,以 2012 年至 2021 年超过 10 亿加元的联邦量子投资为基础。过去的研究投资主要是通过竞争性资助机构计划进行的。例如,在自然科学与工程研究委员会 (NSERC),加拿大量子技术的年度资助从 2012 年的约 2800 万加元上升到 2020 年的约 5800 万加元。加拿大最大的资助来自加拿大第一卓越研究计划基金(CFREF)。2015 年和 2016 年,CFREF 在三所大学的量子相关项目上投资了 1.763 亿加元。

 

政府还投资将新的量子技术推向市场,其中包括区域发展机构 (RDA)、战略创新基金 (SIF) 和加拿大国家研究委员会 (NRC) 工业研究援助计划的投资。

 

2019 年,FedDev Ontario 在五年内向量子谷创意实验室投资了 2000 万加元,以支持世界领先的量子技术生态系统的发展并建立新公司。

 

与此同时,位于安大略省南部的三家公司通过安大略省创新投资基金(SIF)获得了资助,该基金旨在通过为大型项目提供资金来刺激创新,安大略省发展署和安大略省创新投资基金的资助总额超过 4000 万加元。SIF 提供支持的另一个例子是,2021 年 3 月宣布向 D-Wave 投资 4000 万加元,随后又于 2023 年 1 月向 Xanadu 投资 4000 万加元。

 

加拿大国家量子战略 

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NQS由关键量子技术领域的三项任务驱动:

  • 计算硬件和软件,使加拿大在量子技术的持续开发、部署和使用方面处于世界领先地位;
  • 通信,为加拿大配备国家安全量子通信网络和后量子密码能力;
  • 传感器,支持加拿大和新量子传感技术的早期采用者。

 

量子计算硬件和软件

表明,到2030年,量子计算硬件和软件在全球经济活动中的贡献将高达2030亿加元。加拿大研究人员和公司在构建可扩展的高性能量子计算机的国际预测中处于领先地位。加拿大公司现在拥有量子计算系统,有潜力解决传统技术无法解决的计算和逻辑挑战,这些挑战过于复杂、昂贵或运行。

加拿大人仍在开发控制量子计算机将其与经典计算机系统连接的软件以及创建量子技术应用程序作为一个领先地位,这些应用程序赋予了这些系统对用户的最终价值。这一优势可以通过改变许多行业从而使加拿大人受益。例如,通过开发个性化药物等等,使加拿大的高效供应链和运输路线更加高效,预测天气事件,模拟气候变化。

早期人员的重点领域可能包括数字安全、银行业和先进制造。其中许多行业已经在考虑量子计算。例如,加拿大银行与加拿大和国际量子研究、公共部门和行业广泛合作,站在量子技术革命的最前沿前沿。

 

通信

对我们的日常生活至关重要的活动取决于安全的数据使用、存储和传输。这些活动包括商业和金融交易、政府服务提供、交通和公用事业基础设施的开发和维护,以及确保加拿大人民的国防和安全。

许多量子技术的进步可能会带来数字数据和系统的安全威胁,因为它们目前可能会破坏用于保护个人、研究、商业和政府信息的加密机制。今天传输的加密信息未来可能会被增强的量子计算机破坏。使用量子技术或后量子密码学的量子安全解决方案可以保护数据港这种威胁。

传输和保护数据以及增加设备的互连性有着巨大的商业市场。此外,量子通信网络可以实现量子计算和长轴传感,从而提高计算机量子和传感器的能力。加拿大政府未来有机会在安全量子解决方案启动后采用它们。当务之急是发展安全量子通信和后量子密码学方面的能力,以保护公民并增强经济。

 

传感器

量子传感器将显着提高许多不同类型测量的精度、精度和效率,并在某些情况下创造全新的功能和应用空间提供探索。量子传感器的预期部署将通过在国防和安全、关键矿产勘探和开采方面、基础设施和环境监测、导航和运输安全以及医疗保健方面取得重大进展,有助于解决加拿大的许多紧迫问题。早期的商业机会出现,预计未来几年将产生更广泛的影响。到2026年,全球即将到来量子传感器市场预计将接近7.26亿美元。

加拿大需要成为先行者,以抢占这个不断增长的市场份额。这将涉及克服当前的技术障碍,包括基础科学方面的差距;构建稳定性和易于复制的组件面临的挑战;缺乏表征组件和系统的标准、流程和设备。还必须克服与量子传感器使用所需的高度专业知识和培训相关的障碍,以使其在社会中得到广泛采用。

 

NQS的三大支柱

加拿大NQS将在研究、商业化和人才三大支持下为这一举措提供3.6亿加元的资金。

研究报告

研究提案将提供总计 1.41 亿加元,用于支持基础和应用研究,以实现加拿大量子技术的新解决方案和新创新。其中包括:

1.325亿加元用于NSERC联盟三个资助类别:量子、国际量子和量子联盟,以支持相互增强、互补、协作领导团队的研究项目,通过国内和国际合作产生量子科学和技术方面的新知识;和

为NRC量子研究与开发计划(QRDI)提供900万加元,通过将各部门和机构聚集在一起开展协作量子研究和开发项目,并与更广泛的加拿大量子生态系统合作来解决问题,从而增强加拿大政府的量子能力和专业知识对加拿大人来说非常重要。

商业化带动

商业化支持者将总共投资1.69亿加元,将研究成果转化为可扩展的商业产品和服务,造福加拿大人民、我们的行业和世界。

这分为以下几部分:

向NRC挑战计划提供5000万加元,将NRC研究人员和设施与加拿大和国际上的课题和公共部门、学术和其他研究组织联合起来,推动量子技术和科学的变革性、高风险、高回报研究;

向加拿大创新解决方案公司提供3500万加元,以刺激加拿大量子创新的研究、开发和商业化;

向全球创新集群提供1400万加元,鼓励行业领军者、中小企业和高等教育机构合作开展大型量子项目,加速加拿大量子技术行业的发展;和

向区域发展机构提供7000万加元,帮助支持主要区域中心的成长型企业将创新产品和解决方案推向市场。

人才推荐

人才支持者包括总计 4500 万加元,用于在加拿大开发和留住量子专业知识和人才,并吸引加拿大境内和世界各地的专家来建设量子领域。这包括:

540 万加元用于 NSERC 合作研究和培训体验 (CREATE) 赠款,用于支持高素质学生和博士团队后的培训和指导;和

向 Mitacs 公司提供4000万加元,通过大专学生、应届毕业生和博士后研究员的实习经验和技能发展,支持吸引、培训、留住和配置量子科学和技术领域的高素质人才。

 

 

 

量子技术的进一步进展 

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量子咨询委员会也正在成立,旨在向政府提供公正的建议,帮助加拿大发展量子技术,并确保该战略保持在正轨上。该委员会由滑铁卢大学物理与天文学系教授、加拿大滑铁卢大学量子计算研究所量子信息研究主席Raymond Laflamme博士出任联合主席;斯蒂芬妮·西蒙斯(Stephanie Simmons)博士,西蒙弗雷泽大学物理系副教授、加拿大硅量子技术研究主席、Photonic Inc.创始人兼首席量子官 

加拿大政府还启动了路线图开展工作,同时寻求学术和行业专家的指导,为每项NQS任务制定深入的推广计划。

 

这些路线图将包括学术界、工业界、非营利组织和政府为实现NQS任务目标所需的详细目标、里程碑和行动。

 

 

 

 

 

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