Impactul asupra afacerilor

Obiective de învățare

Până la sfârșitul acestui modul, ar trebui să poți:

• Recunoaște beneficiile explorării calculului cuantic acum.
• Identifica industriile și aplicațiile în care calculul cuantic arată promisiune.

Aplicații potențiale ale calculului cuantic pe industrii

Supercalculatoarele clasice au dificultăți în rezolvarea problemelor cu multe variabile care interacționează în moduri complicate, cum ar fi modelarea comportamentului molecular. Aceste limitări clasice constituie bariere în calea progresului pentru o gamă largă de industrii și împiedică cercetări importante în fizică, chimie, știința materialelor și altele.

Pentru a înțelege cum se va comporta o moleculă, oamenii de știință trebuie adesea să o sintetizeze și să experimenteze cu ea în lumea reală. Ca să vadă cum o mică modificare i-ar afecta comportamentul, ei trebuie de obicei să sintetizeze noua versiune și să repete experimentul de la capăt. Acesta este un proces costisitor și consumator de timp. Împiedică dezvoltarea materialelor mai rezistente și mai ușoare pentru ingineria aerospațială, constrânge evoluția semiconductoarelor și frânează progresele în știința medicală. Calculul cuantic ne-ar putea ajuta să depășim barierele complexității.

Ne așteptăm ca calculul cuantic să aibă cel mai mare impact în domenii precum învățarea automată, simularea sistemelor naturale și crearea de noi materiale utile.

IBM® explorează industriile în care se preconizează că calculul cuantic va oferi oportunități. Imaginea de mai jos listează mai multe cazuri de utilizare pentru o varietate de industrii, iar secțiunile următoare ale acestei lecții descriu modul în care unii dintre partenerii noștri explorează aceste cazuri de utilizare.

Distribuție și logistică

Când te gândești la supercalculatoare, poate te gândești la laboratoare naționale. Dar știai că unul dintre cele mai mari supercalculatoare este operat de Walmart? Așa cum subliniază un articol de McKinsey, transportul, logistica și turismul arată promisiune pentru calculul cuantic.

Multe dintre cele mai mari sisteme de calcul sunt dedicate rezolvării problemelor de optimizare și de inteligență artificială în industriile aeriene, de logistică, de retail și produse de consum. Probleme mari și complexe de optimizare și simulare de scenarii apar în planificarea rețelelor, rutare, programare, stabilirea prețurilor, încărcarea mărfurilor și gestionarea perturbărilor. Oferirea unor experiențe memorabile clienților prin furnizarea de conținut personalizat și recomandări oportune și relevante este susținută de modele de inteligență artificială în continuă evoluție. Cu toate acestea, problema complexității se scalează de obicei exponențial cu dimensiunea problemei.

NC State, în colaborare cu Delta Air Lines, a investigat aplicarea tehnologiei cuantice la optimizarea programării porților de îmbarcare. Cazurile potențiale de utilizare pentru companii aeriene includ o gestionare mai eficientă a simulărilor de perturbări, planificarea rețelelor aeriene și optimizarea încărcăturilor de marfă aeriană.

Pentru industria logistică, care se confruntă cu o accelerare semnificativă a comerțului online, calculatoarele cuantice ar putea fi capabile să susțină optimizarea rutelor globale și re-optimizarea frecventă, pentru a crea servicii de transport multimodal profitabile și de livrare la destinație. Calculul cuantic poate ajuta la simularea impactului perturbărilor logistice cu o precizie mai bună și la susținerea proceselor logistice sustenabile, cum ar fi optimizarea transportului de containere.

Soluțiile clasice–cuantice integrate ar putea îmbunătăți profilarea clienților și recomandările de „cea mai bună acțiune următoare" relevante pentru industriile de retail și produse de consum. Inovarea continuă a produselor noi este un factor cheie pentru aceste industrii, iar calculul cuantic ar putea juca un rol critic în dezvoltarea și testarea produselor noi. Eficientizarea lanțului de aprovizionare prin optimizare poate sprijini mai bine eforturile companiilor de a naviga prin complexitate și de a gestiona un echilibru între lipsa și surplusul de stocuri.

Calculatoarele cuantice oferă un instrument pentru a privi aceste probleme dintr-un unghi diferit. Oamenii de știință continuă să experimenteze algoritmi mai buni pentru a fi aplicați acestor probleme. În anticiparea calculului cuantic comercial, companiile de top identifică și testează cazuri de utilizare care generează capabilități cuantice interne. Cu cât un caz de utilizare este mai bine conceput, cu atât este mai probabil să ofere valoare de afaceri. Ia, de exemplu, cazul de utilizare al descurcării perturbărilor operaționale din programele și personalul companiilor aeriene. Acest caz de utilizare arată promisiune deoarece are potențialul de a oferi o soluție disruptivă pentru o problemă de bază a afacerii în viitor; există o alternativă clasică, deși sub-optimală; și s-a demonstrat deja că algoritmii cuantici sunt eficienți în alegerea celor mai bune scenarii în simulările Monte Carlo utilizate în banking și finanțe. Cazurile de utilizare strategice, precum acesta, țin cont de fezabilitatea tehnică pe termen scurt; iau în considerare potențialul tehnologiei de calcul cuantic de a depăși alternativele clasice; și evaluează impactul de afaceri prognozat, determinat de rezultatele de piață, consecințele competitive și impactul financiar. Pentru unele probleme cheie de afaceri, chiar și un avantaj ușor poate avea un impact semnificativ.

Verifică asta

Consultă aceste resurse pentru a afla mai multe cazuri de utilizare a calculului cuantic în retail și produse de consum, precum și în industriile de turism și transport.

• Citește raportul IBM despre explorarea cazurilor de utilizare a calculului cuantic pentru companiile aeriene: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Airlines."
• Citește raportul IBM Institute for Business Value despre logistica cuantică: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Logistics."

Servicii financiare

Băncile, piețele financiare și firmele de asigurări se ocupă cu gestionarea riscurilor. Giganți de pe Wall Street, precum JPMorgan Chase și Goldman Sachs, speră că calculul cuantic le poate oferi un avantaj în probabilități, permițându-le să gestioneze mai bine amenințările și oportunitățile legate de portofoliile lor. Calculatoarele cuantice ar putea, de asemenea, ajuta profesioniștii din finanțe să-și îmbunătățească simulările Monte Carlo, modele matematice care prezic rezultatele posibile ale arborilor de decizie complecși pentru maximizarea profitului. Alte domenii de experimentare cuantică includ detectarea fraudelor, combaterea spălării banilor, scoringul de credit, profilarea precisă a clienților, gestionarea mai eficientă a riscurilor și optimizarea modelelor de prețuri.

Cercetătorii IBM au dezvoltat un algoritm cuantic care depășește abordarea tradițională a eșantionării Monte Carlo. Într-o simulare Monte Carlo, calculatorul ia multe eșantioane aleatorii dintr-o distribuție de probabilitate dată pentru a vedea care rezultat este cel mai probabil. Reducerea erorii rezultatului prevăzut al simulării Monte Carlo cu un factor de $1/X$ necesită $X^2$ eșantioane tradiționale suplimentare, dar doar $X$ eșantioane cuantice suplimentare. Poți privi impactul acestei afirmații în două moduri: (1) poți ajunge la un nivel de încredere fix mai rapid cu un calculator cuantic, sau (2) pentru un timp fix, un calculator cuantic îți poate oferi mai multă încredere în răspunsul tău decât o soluție Monte Carlo clasică.

Conform raportului "Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution" al IBM Institute for Business Value, instituțiile financiare explorează calculul cuantic pentru a accelera dramatic calculele extrem de complicate și pentru a îmbunătăți precizia. În acest scop, cercetătorii IBM au creat un simulator cuantic de finanțe pentru stabilirea prețului opțiunilor. Folosind instrumente software și algoritmi cuantici dezvoltați de IBM pentru a stabili prețul opțiunilor care se scalează mai bine decât metodele tradiționale, membrii IBM Quantum® Network experimentează cu finanțele și calculul cuantic.

JPMorgan Chase a colaborat cu IBM Quantum pentru a prezice prețul opțiunilor financiare și pentru a îmbunătăți detectarea fraudelor și determinarea bonității creditare.

PayPal a colaborat cu IBM pentru a descoperi cum să folosească calculul cuantic pentru detectarea fraudelor, operațiunile de risc de credit și postura generală de securitate.

HSBC lucrează cu IBM pentru a accelera pregătirea pentru calculul cuantic. HSBC plănuiește să exploreze utilizarea calculului cuantic pentru stabilirea prețurilor și optimizarea portofoliilor, pentru a avansa obiectivele sale de emisii nete zero și pentru a reduce riscurile și activitățile frauduloase. Pentru a afla mai multe, consultă acest articol: "HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness."

Verifică asta

• Explorează cazurile de utilizare a calculului cuantic pentru serviciile financiare citind acest raport al IBM Institute for Business Value: "Exploring Quantum Computing Use Cases for Financial Services."

• Pentru o prezentare generală a metodelor tehnice ale calculului cuantic aplicabile în finanțe, consultă această lucrare a echipei IBM Quantum publicată în IEEE Transactions of Quantum Engineering: "Quantum Computing for Finance: State-of-the-Art and Future Prospects."

Sănătate și științe ale vieții

Există o varietate de probleme cu calcul intensiv în acest sector, alimentate de o explozie de date din lumea reală și genomice pe care calculul convențional nu le poate aborda în mod adecvat.

În sănătate, calculul cuantic poate ajuta la abordarea provocărilor complexe din diagnosticare, medicina personalizată și stabilirea prețurilor asigurărilor.

În știința vieții, calculul cuantic poate avansa descoperirea de noi medicamente și structuri proteice. Rolul central al structurii tridimensionale (3D) a proteinelor în descoperirea de medicamente a fost studiat timp de mulți ani. Predicția structurii 3D pe baza unei secvențe primare de aminoacizi este cunoscută sub numele de problema plierii proteinelor. Cercetătorii IBM au demonstrat cum poate fi utilizat calculul cuantic pentru a aborda această problemă.

Cleveland Clinic colaborează cu IBM cu misiunea de a avansa fundamental ritmul descoperirilor în domeniul sănătății și al științelor vieții prin utilizarea calculului de înaltă performanță în cloud hibrid, a inteligenței artificiale (IA) și a tehnologiilor de calcul cuantic. Află mai multe citind „Cleveland Clinic și IBM dezvăluie un parteneriat de referință pe 10 ani pentru accelerarea descoperirilor în domeniul sănătății și al științelor vieții."

Amgen, în parteneriat cu IBM Quantum, a explorat învățarea automată cuantică pentru modelarea sănătății populației pe baza dosarelor medicale electronice. Află mai multe citind „Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records."

Verifică acestea

• Explorează cazurile de utilizare a calculului cuantic în domeniul sănătății în acest raport al IBM Institute for Business Value: „Exploring Quantum Computing Use Cases for Healthcare.".

• Explorează cazurile de utilizare a calculului cuantic în științele vieții citind perspectivele IBM Institute for Business Value: „Exploring Quantum Computing Use Cases for Life Sciences."

Producția industrială discretă

Industria prelucrătoare ar putea deveni unul dintre primii beneficiari ai calculului cuantic. Cazurile de utilizare în chimie și materiale, precum și aplicațiile de optimizare în planificarea producției, fabricație, logistică și lanțul de aprovizionare, dar și învățarea automată pentru controlul calității, de exemplu, sunt toate domenii potențiale în care calculul cuantic ar putea avea un impact. Această imagine prezintă categorizarea potențialelor cazuri de utilizare a calculului cuantic în industria prelucrătoare.

Multe companii explorează potențiale aplicații de calcul cuantic în industria aerospațială, auto și cea a electronicelor.

Aplicațiile cuantice în industria aerospațială și de apărare includ optimizarea rutelor de zbor, dinamica fluidelor computaționale și dezvoltarea materialelor.

Industria auto ar putea beneficia potențial de calculul cuantic într-o varietate de domenii, cum ar fi proiectarea și dezvoltarea de noi baterii, verificarea și validarea software-ului, automatizarea fabricilor, controlul calității și asistența avansată pentru șoferi. Daimler Mercedes-Benz a utilizat calculul cuantic pentru optimizarea logisticii de transport și a chimiei bateriilor vehiculelor. Ben Boeser, director de inovare al unității de cercetare și dezvoltare nord-americane a companiei, spune că dezvoltarea și perfecționarea unor tehnologii de baterii cu densitate energetică mai mare ar putea „debloca o oportunitate de miliarde de dolari." Simularea tuturor proprietăților și comportamentelor moleculare variate depășește puterea de calcul actuală chiar și a supercalculatoarelor de astăzi. Calculul cuantic oferă o modalitate potențială de a accelera procesul de simulare. Boeser observă că „procesul multianual de testare și validare a noilor tehnologii de baterii s-ar putea traduce în oportunități ratate pe piață dacă această activitate este întârziată", motiv pentru care Daimler Mercedes-Benz a colaborat cu IBM Quantum pentru a valorifica puterea calculului cuantic în cercetarea bateriilor pe măsură ce tehnologia avansează.

În domeniul electronicelor, calculul cuantic ar putea îmbunătăți randamentul de producție prin programarea complexă și dinamică a fabricilor; ar putea optimiza performanța produselor, cum ar fi performanța, consumul de energie și suprafața cipurilor; și ar putea chiar accelera comercializarea materialelor avansate prin simulări moleculare mai mari și mai precise. JSR colaborează cu IBM Quantum pentru a explora modul în care calculul cuantic poate avansa cercetarea cipurilor semiconductoare, în special în dezvoltarea și fabricarea fotoreziștilor.

Verifică acestea

• Citește raportul IBM Institute for Business Value despre modul în care calculul cuantic ar putea ajuta industria electronică în dezvoltarea materialelor, proiectarea produselor și producția mai inteligentă: „Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics."
• Daimler-Benz explorează modul în care calculul cuantic poate avansa dezvoltarea de noi materiale pentru baterii, poate îmbunătăți tehnicile de producție auto și poate îmbunătăți experiența produselor.

Producția industrială de proces

„Știm în adâncul nostru că există provocări globale uriașe pe care le vom aborda în viitorul previzibil. Când calculul cuantic va scala până la a deveni complet disruptiv, vom fi pregătiți", spune Dr. Vijay Swarup, Vicepreședinte al Cercetării și Dezvoltării la ExxonMobil. Lucrând împreună, ExxonMobil și IBM au demonstrat recent progrese în utilizarea calculatoarelor cuantice pentru a calcula cu acuratețe observabilele termodinamice, demonstrând cum cuantica poate fi instrumentul de nouă generație pentru chimiști și ingineri chimici care dezvoltă soluții energetice avansate. Cazurile de utilizare pentru ExxonMobil nu se opresc aici, pe măsură ce se străduiesc să rezolve provocări complexe legate de energie. Descoperă cum ExxonMobil utilizează calculatoare cuantice pentru a transporta combustibili mai curați.

IBM colaborează cu Mitsubishi Chemical, partener al Rețelei IBM Quantum prin IBM Quantum Keio Hub, pe o varietate de aplicații cuantice potențiale. Publicația lor din 2019, „Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices", ar putea fi fundamentală pentru dezvoltarea viitoare a bateriilor. Un articol din EE Times, „Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities," oferă mai multe informații despre această cercetare, urmată rapid de alte două lucrări de cercetare — una despre „Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters" și una despre „Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters.". Misiunea lor este de a modela și analiza structurile moleculare profunde ale potențialelor noi materiale OLED.

Verifică acestea

Consultă resursele enumerate aici pentru a afla mai multe despre modul în care calculatoarele IBM Quantum influențează aceste industrii.

• Citește raportul IBM despre „Exploring Quantum Use Cases for Chemicals and Petroleum."

• Vezi studiul de caz al clientului: ExxonMobil valorifică calculul cuantic pentru a dezvolta tehnici de simulare chimică mai precise în tehnologiile și soluțiile energetice.

• Citește acest raport McKinsey despre potențialul pe care îl văd în sectorul chimiei și petrolului: „The Next Big Thing? Quantum Computing's Potential Impact on Chemicals."

• Citește cum IBM și partenerii săi accelerează descoperirea de noi modalități de a atenua schimbările climatice.

Utilități

„Utilitățile joacă un rol esențial în a ajuta industriile, companiile și consumatorii să atingă obiectivele de emisii zero nete", spune Gregor Pillen, Director General IBM DACH. „Cu toate acestea, realizarea acestui lucru necesită tehnologii sofisticate pentru a ajuta utilitățile să prezică și să optimizeze mai bine rețeaua pentru a satisface cererea, precum și pentru a crește utilizarea energiei curate și regenerabile. Calculul cuantic oferă capacitățile de calcul necesare pentru a ajuta utilitățile să navigheze în acest viitor nou și mai sustenabil."

Ca parte a eforturilor sale de decarbonizare, E.ON a colaborat cu IBM pentru a explora potențialul calculului cuantic de a optimiza infrastructura energetică din ce în ce mai descentralizată a lumii. „Îți conectezi mașina electrică pentru a încărca bateria și poate ai un panou solar care îți alimentează casa și mașina. Dar poți vinde acel surplus de energie vecinilor tăi de pe stradă? De ce trebuie să primești energie de la mii de kilometri distanță, produsă într-o centrală electrică ce arde gaz?" întreabă Corey O'Meara, responsabilul E.ON pentru calculul cuantic în tehnologia digitală (vezi „IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability"). Algoritmii de calcul cuantic ar putea deține cheia gestionării complexității care rezultă atunci când active suplimentare sunt conectate la rețea.

Potențialul calculului cuantic de a ajuta la descoperirea de noi materiale concepute pentru a îmbunătăți generarea, transferul și stocarea energiei este unul dintre motivele pentru care bp se aliază cu IBM Quantum pentru a-și atinge obiectivele de emisii zero nete.

Woodside Energy, partener IBM, experimentează cu noi algoritmi pentru a reduce costurile transferurilor de date dintre sistemele clasice și cele cuantice, făcând posibilă aplicarea nucleelor cuantice pe datele în flux.

În industria telecomunicațiilor, calculul cuantic arată potențial pentru a oferi soluții de rutare a traficului de rețea și echilibrare a sarcinilor de lucru, reducere a emisiilor de GES/consum de energie și segmentare contextuală a clienților. Vodafone colaborează cu IBM Quantum pentru a valida și avansa potențialele cazuri de utilizare a calculului cuantic în telecomunicații.

Verifică acestea

• Citește acest raport McKinsey despre modul în care calculul cuantic ar putea accelera dezvoltarea tehnologiilor climatice pentru a transforma lupta împotriva schimbărilor climatice: „Quantum Computing Might Just Save the Planet."

Concluzii cheie

Se preconizează că calculul cuantic va avea un impact puternic în sectoarele Chimie și Petrol, Distribuție și Logistică, Servicii Financiare, Sănătate și Științe ale Vieții, și Producție.

Exemple de aplicații pentru calculul cuantic includ:

• Simularea dinamicii cuantice pentru avansarea descoperirii materialelor
• Gestionarea riscurilor și oportunităților legate de portofoliile financiare
• Descoperirea de noi medicamente și structuri proteice
• Optimizarea sistemelor energetice descentralizate

Calculul cuantic poate ajuta la rezolvarea aplicațiilor care implică

• Simularea naturii
• Inteligența artificială
• Optimizarea

Liderii de afaceri ar trebui să se pregătească pentru această nouă tehnologie evaluând gradul de pregătire acum. Acest lucru se poate realiza prin identificarea unui promotor al calculului cuantic, evaluarea domeniilor din afacerea lor care ar putea fi afectate de calculul cuantic, dezvoltarea seturilor de competențe corespunzătoare și experimentarea cu un calculator cuantic real. Continuă cu modulul următor pentru a afla mai multe despre resursele de calcul cuantic IBM și despre modul în care organizația ta poate deveni pregătită pentru era cuantică.