Недавно выпущенная RoadMap Quantum Photonics: Every Photon Counts, которая была разработана OSA Industry Development Associates (OIDA) в сотрудничестве с Corning, разъясняет приложения и временные характеристики для квантовых технологий и определяет улучшения в оптике и фотонных компонентах, необходимых для обеспечения коммерциализации. Он охватывает три основных области применения: квантовое зондирование и метрология, квантовые коммуникации и квантовые вычисления.
Коммерциализация таких продуктов, как квантовые датчики для навигации без GPS и развертываемые в полевых условиях квантовые повторители для связи, станут важными вехами на развивающемся рынке, но критически важны дополнительные инвестиции в разработку продуктов. Устройства с более низким SWAP-C обеспечат прогресс, например, по нескольким категориям датчиков, и интеграция этих систем в фотонные чипы является критическим путем для этого. Хотя сегодня возможна некоторая интеграция, необходимы дополнительные функциональные возможности на кристалле (например, источники, модуляторы, коммутаторы).
«В то время как области все еще нужны прорывы в квантовой науке, такие как квантовый ретранслятор, технология фотоники уже в значительной степени существует для лабораторных экспериментов», - говорит Том Хаускен, старший промышленный советник, Оптическое общество (OSA). «Конструкция изделия - малый размер, вес, мощность и стоимость - отсутствует или применяется к конкретному клиентскому приложению, без выгоды для остальной области. Необходимость аналогична нехватке талантов не только у ученых, но и у инженеров в области фотоники, микроволновой и управляющей электроники, упаковки и криогеники, которые обладают специальными знаниями для вывода технологии на рынок».
Хотя рынок квантовых технологий все еще находится на ранних стадиях, сообщество оптики и фотоники уже поставляет критически важные компоненты для исследований и разработок в ближайшем будущем, чтобы обеспечить прогресс. По оценкам OIDA, продажи оптики и фотоники для лабораторного оборудования, используемого квантовыми исследователями, составляют около 100 миллионов долларов США в год. Ожидается, что к 2030 году коммерческий рынок квантовых продуктов конечного использования вырастет до миллиардов долларов.
«Реальное влияние квантовой технологии заключается в том, что она может сделать, что может быть намного больше, чем рынок самой технологии», - добавляет Хаускен. «Страх упустить (FOMO) это влияние на конкурентоспособность и безопасность стимулирует финансирование квантовых исследований, которое, по оценкам OIDA, составляет около 2 миллиардов долларов США в год».
Государственный и частный сектор по всему миру вкладывают многолетние инвестиции в квантовые технологии с конечной целью готовых приложений на рынке. В США в рамках межучрежденческого плана «Национальная квантовая инициатива» предусматривается финансирование в размере 1,2 млрд. Долл. США для квантовой информатики в течение пяти лет. Бюджетная программа Европейского Союза Quantum рассчитана на 1 миллиард евро в течение десятилетнего периода.
Инвестиции в разработку продукта квантовой технологии могут также поддерживать классические приложения. Например, инвестиции в интегрированные фотонные детекторы с меньшими потерями и однофотонные детекторы могут дать преимущества в классической оптической связи и визуализации в условиях слабого освещения, соответственно. Интегрированная фотоника предлагает много перспективных решений для квантовой технологии, в то время как она предлагает множество решений в других областях.