量子エンジニア、1947年のトランジスタが実証される

コンピューティング、センシング、通信、材料研究のために量子状態を利用する装置を構築し、測定し、制御する。 量子エンジニアは量子力学を装置に変える。この職種は物理学、電気工学、コンピューターサイエンス、精密製造の間に位置し、量子ビット、レーザー、マイクロ波回路、フォトニックチップ、極低温ハードウェア、そして壊れやすい量子状態を実用的にする制御ソフトウェアを設計する。仕事のほとんどは実験的で協働的だ――一つの有用なシステムには、材料科学者、理論家、ファームウェアエンジニア、技術者が必要になる。 この分野は20世紀の量子物理学と半導体産業から派生した。トランジスタは量子効果が日常の電子機器を支えられることを示し、リチャード・ファインマンが1982年に量子系が量子物理学をシミュレートできるかもしれないと論じたことは、量子コンピューティングを工学上の目標として定義する助けとなった。2010年代以降、大学、政府、企業は超伝導、トラップドイオン、中性原子、フォトニクス、スピンベースの各アプローチを軸に研究室を築いてきた。

量子工学は多くの応用分野で今もなお商業化以前の段階にある。エンジニアは、ノイズを測定し、機器を較正し、装置本来の効果を配線・ソフトウェア・温度の問題と見分けることに多くの時間を費やす。この技能は魔法のような計算ではなく、環境が情報を漏らしすぎると量子的な挙動を失ってしまうシステムを規律を持って制御することだ。 量子エンジニアは量子状態を利用するハードウェアを構築し運用する。プラットフォームによって、ナノ構造を作製し、レーザーを調整し、マイクロ波電子回路を設計し、装置をミリケルビンまで冷却し、較正ソフトウェアを書き、測定データを分析する。目標は通常、消費者向けアプリケーションを書くことではなく、忠実度、コヒーレンス時間、歩留まり、制御性を改善することだ。

博士号は研究職や装置アーキテクチャの職務、特に量子物理学の分野では一般的だが、必須ではない。学士や修士の卒業生は電子回路、ソフトウェア、極低温、フォトニクス、試験のエンジニアとして入ってくる。量子ビットの発明や基礎実験の解釈に近い職務ほど、高度な大学院での訓練が期待される傾向が強い。 研究プラットフォームとして、また選ばれた実証実験としては役立っているが、広範で誤り耐性のある商業的な優位性はまだ証明されていない。現在の装置は、多くのアルゴリズムが必要とする誤り訂正済みの機械に比べると、ノイズが多く小規模だ。量子センシングと量子通信は、汎用コンピューターを必要とせず特定の物理的優位性を利用できるため、より早く実用的なニッチに到達する可能性がある。