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Impacts sur les entreprises

Objectifs d'apprentissage​

À la fin de ce module, tu devrais être en mesure de :

  • Reconnaître les avantages d'explorer le calcul quantique dès maintenant.
  • Identifier les industries et les applications où le calcul quantique montre des promesses.

Applications industrielles potentielles du quantique​

Les supercalculateurs classiques peinent à résoudre des problèmes impliquant de nombreuses variables interagissant de manière complexe, comme la modélisation du comportement moléculaire. Ces limitations classiques constituent des obstacles au progrès pour un large éventail d'industries, et freinent la recherche importante en physique, chimie, science des matériaux, et bien d'autres domaines.

Pour comprendre comment une molécule se comportera, les scientifiques doivent souvent la synthétiser et expérimenter avec elle dans le monde réel. Pour voir comment une légère modification affecterait son comportement, ils doivent généralement synthétiser la nouvelle version et recommencer leur expérience. C'est un processus coûteux et chronophage. Cela freine le développement de matériaux plus solides et plus légers pour l'ingénierie aérospatiale, contraint l'évolution des semi-conducteurs et entrave les avancées en sciences médicales. Le quantique pourrait nous aider à dépasser les barrières de la complexité.

On s'attend à ce que le quantique ait le plus grand impact dans des domaines comme l'apprentissage automatique, la simulation de systèmes naturels et la création de nouveaux matériaux utiles.

IBM® explore les industries où le calcul quantique est censé offrir des opportunités. L'image ci-dessous répertorie plusieurs cas d'usage pour diverses industries, et les sections suivantes de cette leçon décrivent comment certains de nos partenaires explorent ces cas d'usage.

Cas d'usage

Distribution et logistique​

Quand tu penses aux supercalculateurs, tu penses peut-être aux laboratoires nationaux. Mais savais-tu que l'un des plus grands supercalculateurs est exploité par Walmart ? Comme le souligne un article de McKinsey, les secteurs du voyage, du transport et de la logistique montrent des promesses pour le calcul quantique.

Nombre des plus grands systèmes informatiques sont dédiés à la résolution de problèmes d'optimisation et d'IA dans les industries aériennes, logistiques, du commerce de détail et des produits de consommation. Des problèmes d'optimisation et de simulation de scénarios complexes et volumineux se posent dans la planification de réseaux, le routage, la planification, la tarification, le chargement de fret et la gestion des perturbations. Offrir des expériences client mémorables grâce à des contenus personnalisés et à des recommandations opportunes et pertinentes est alimenté par des modèles d'IA en constante évolution. Cependant, le problème de la complexité évolue généralement de manière exponentielle avec la taille du problème.

NC State, en collaboration avec Delta Air Lines, a étudié l'application de la technologie quantique à l'optimisation de l'attribution des portes d'embarquement des compagnies aériennes. Les cas d'usage potentiels pour les compagnies aériennes incluent une simulation de gestion des perturbations plus efficace, la planification des réseaux aériens et l'optimisation des chargements de fret aérien.

Cas d'usage du calcul quantique pour les compagnies aériennes

Pour le secteur logistique, qui fait face à une accélération significative du commerce en ligne, les ordinateurs quantiques pourraient être capables de soutenir l'optimisation des routes mondiales et la ré-optimisation fréquente pour créer des services de transport multimodal rentables et de livraison du dernier kilomètre. Le calcul quantique pourrait aider à simuler les impacts des perturbations logistiques avec plus de précision et à soutenir des processus logistiques durables, comme l'optimisation du fret maritime.

Les solutions classiques-quantiques intégrées pourraient améliorer le profilage des clients et les recommandations d'action suivante les plus pertinentes pour les industries du commerce de détail et des produits de consommation. L'innovation continue de nouveaux produits est un facteur clé pour ces industries, et le calcul quantique pourrait jouer un rôle crucial dans le développement et les tests de nouveaux produits. La rationalisation de la chaîne d'approvisionnement grâce à l'optimisation pourrait mieux soutenir les efforts des entreprises pour naviguer dans la complexité et gérer un équilibre entre pénurie et surplus de stocks.

Les ordinateurs quantiques fournissent un outil pour examiner ces problèmes d'une manière différente. Les scientifiques continuent d'expérimenter avec de meilleurs algorithmes à appliquer à ces problèmes. En anticipation du calcul quantique commercial, les entreprises leaders identifient et testent des cas d'usage qui génèrent des capacités quantiques en interne. Plus un cas d'usage est conçu efficacement, plus il est susceptible d'apporter de la valeur commerciale. Prenons, par exemple, le cas d'usage consistant à démêler les perturbations opérationnelles dans les plannings des compagnies aériennes et du personnel. Ce cas d'usage est prometteur car il a le potentiel d'offrir une solution disruptive à un problème commercial central à l'avenir ; il existe une alternative classique existante, bien que sous-optimale ; et des algorithmes quantiques ont déjà été jugés efficaces pour choisir les meilleurs scénarios dans des simulations de Monte Carlo utilisées dans la finance et la banque. Des cas d'usage stratégiques comme celui-ci tiennent compte de la faisabilité technique à court terme ; considèrent le potentiel du calcul quantique à surpasser les alternatives classiques ; et évaluent l'impact commercial projeté, tel que déterminé par les résultats du marché, les conséquences concurrentielles et l'impact financier. Pour certains problèmes commerciaux clés, même un léger avantage peut avoir un impact significatif.

À explorer

Consulte ces ressources pour en savoir plus sur les cas d'usage du calcul quantique dans le commerce de détail et les produits de consommation, ainsi que dans les secteurs du voyage et du transport.

Services financiers​

Les banques, les marchés financiers et les compagnies d'assurance gèrent le risque. Les géants de Wall Street comme JPMorgan Chase et Goldman Sachs espèrent que le calcul quantique peut leur donner un avantage dans les probabilités, leur permettant de mieux gérer les menaces et les opportunités liées à leurs portefeuilles. Les ordinateurs quantiques pourraient également aider les professionnels de la finance à améliorer leurs simulations de Monte Carlo, des modèles mathématiques qui prédisent les résultats possibles d'arbres de décision complexes pour maximiser les profits. Parmi les autres domaines d'expérimentation quantique figurent la détection de fraudes, la lutte contre le blanchiment d'argent, le scoring de crédit, le profilage précis des clients, une gestion des risques plus efficace et l'optimisation des modèles de tarification.

Des chercheurs d'IBM ont développé un algorithme quantique qui surpasse l'approche traditionnelle de l'échantillonnage de Monte Carlo. Dans une simulation de Monte Carlo, l'ordinateur prend de nombreux échantillons aléatoires d'une distribution de probabilité donnée pour voir quel résultat est le plus probable. Réduire l'erreur sur le résultat prévu de la simulation de Monte Carlo d'un facteur 1/X1/X nécessite X2X^2 échantillons classiques supplémentaires, mais seulement XX échantillons quantiques supplémentaires. On peut voir l'impact de cette affirmation de deux façons : (1) on peut atteindre un niveau de confiance fixe plus rapidement avec un ordinateur quantique, ou (2) pour un temps fixe, un ordinateur quantique peut te donner plus de confiance dans ta réponse qu'une solution de Monte Carlo classique.

Accélération quadratique par rapport à Monte Carlo

Selon le rapport « Getting Your Financial Institution Ready for the Quantum Computing Revolution » de l'IBM Institute for Business Value, les institutions financières explorent le calcul quantique pour accélérer considérablement des calculs immensément complexes et améliorer la précision. À cette fin, des chercheurs d'IBM ont créé un simulateur de finance quantique pour la tarification des options. Grâce à des outils logiciels et des algorithmes quantiques développés par IBM pour tarifier des options qui se dimensionnent mieux que les méthodes traditionnelles, les membres du réseau IBM Quantum® expérimentent avec la finance et le calcul quantique.

JPMorgan Chase s'est associé à IBM Quantum pour prédire le prix des options financières et pour améliorer la détection de fraudes et la détermination de la solvabilité.

PayPal s'est associé à IBM pour déterminer comment utiliser le calcul quantique pour la détection de fraudes, les opérations de risque de crédit et la posture de sécurité globale.

HSBC travaille avec IBM pour accélérer la préparation au calcul quantique. HSBC prévoit d'explorer l'utilisation du calcul quantique pour la tarification et l'optimisation de portefeuilles, pour avancer vers ses objectifs net zéro, et pour atténuer les risques et les activités frauduleuses. Pour en savoir plus, consulte cet article : « HSBC Working with IBM to Accelerate Quantum Computing Readiness. »

À explorer

Santé et sciences de la vie​

Il existe une variété de problèmes computationnellement intensifs dans ce secteur, alimentés par une explosion de données réelles et génomiques que l'informatique conventionnelle ne peut pas traiter de manière adéquate.

Dans les soins de santé, le calcul quantique pourrait aider à relever des défis complexes en matière de diagnostics, de médecine personnalisée et de tarification des assurances.

Dans les sciences de la vie, le calcul quantique pourrait accélérer la découverte de nouveaux médicaments et de structures protéiques.

Le rôle central de la structure tridimensionnelle (3D) des protéines dans la découverte de médicaments est étudié depuis de nombreuses années. La prédiction de la structure 3D à partir d'une séquence primaire d'acides aminés est connue sous le nom de problème du repliement des protéines. Des chercheurs d'IBM ont démontré comment le calcul quantique peut être utilisé pour s'attaquer à ce problème.

La Cleveland Clinic s'est associée à IBM avec pour mission de faire progresser fondamentalement le rythme de la découverte dans les soins de santé et les sciences de la vie grâce à l'utilisation de l'informatique haute performance sur le cloud hybride, de l'intelligence artificielle (IA) et des technologies de calcul quantique. Pour en savoir plus, lis « Cleveland Clinic and IBM Unveil Landmark 10-Year Partnership to Accelerate Discovery in Healthcare and Life Sciences. »

Amgen, en partenariat avec IBM Quantum, a exploré l'apprentissage automatique quantique pour la modélisation de la santé des populations basée sur des dossiers médicaux électroniques. Pour en savoir plus, lis « Quantum Kernels for Real-World Predictions Based on Electronic Health Records. »

À explorer

Fabrication discrète industrielle​

La fabrication pourrait devenir l'un des premiers bénéficiaires du calcul quantique. Les cas d'usage en chimie et matériaux, ainsi que les applications d'optimisation dans la planification de la production, la fabrication, la logistique et la chaîne d'approvisionnement, ainsi que l'apprentissage automatique pour le contrôle qualité, par exemple, sont tous des domaines potentiels où le calcul quantique pourrait avoir un impact. Ce graphique représente la catégorisation des cas d'usage potentiels du calcul quantique dans la fabrication.

Cas d'usage potentiels du calcul quantique

De nombreuses entreprises explorent des applications potentielles du calcul quantique dans la fabrication aérospatiale, automobile et électronique.

Les applications quantiques dans l'aérospatiale et la défense comprennent l'optimisation des routes de vol, la dynamique des fluides computationnelle et le développement de matériaux.

L'industrie automobile pourrait potentiellement bénéficier du calcul quantique dans divers domaines tels que la conception et le développement de nouvelles batteries, la vérification et validation de logiciels, l'automatisation des usines, le contrôle qualité et l'aide à la conduite avancée. Daimler Mercedes-Benz a utilisé le calcul quantique pour optimiser la logistique des transports et la chimie des batteries de véhicules. Ben Boeser, directeur de l'innovation de l'unité R&D nord-américaine de l'entreprise, affirme que le développement et la perfection de technologies de batteries à plus haute densité énergétique pourraient « débloquer une opportunité d'un milliard de dollars ». Simuler toutes les diverses propriétés et comportements moléculaires dépasse la puissance informatique actuelle des supercalculateurs d'aujourd'hui. Le calcul quantique offre une voie potentielle pour accélérer le processus de simulation. Boeser note que « le processus pluriannuel de test et de validation des nouvelles technologies de batteries pourrait se traduire par des opportunités manquées sur le marché si ce travail est retardé », c'est pourquoi Daimler Mercedes-Benz a travaillé avec IBM Quantum pour exploiter la puissance du quantique pour la recherche sur les batteries à mesure que la technologie progresse.

Dans l'électronique, le calcul quantique pourrait améliorer le débit de fabrication grâce à une planification dynamique et complexe de la fab ; optimiser les performances des produits, telles que la performance, la puissance et la surface des puces ; et même accélérer la commercialisation de matériaux avancés avec des simulations moléculaires plus grandes et plus précises. JSR s'associe à IBM Quantum pour explorer comment le calcul quantique peut faire avancer la recherche sur les puces à semiconducteurs, notamment dans le développement et la fabrication de photorésines.

À explorer

  • Lis le rapport de l'IBM Institute for Business Value sur la façon dont le calcul quantique pourrait aider l'industrie électronique dans le développement de matériaux, la conception de produits et une fabrication plus intelligente : « Exploring Quantum Computing Use Cases for Electronics. »
  • Daimler-Benz explore comment le calcul quantique peut faire avancer le développement de nouveaux matériaux pour les batteries, améliorer les techniques de fabrication automobile et améliorer l'expérience produit.

Fabrication de processus industriels​

« Nous savons dans nos tripes qu'il y a d'immenses défis mondiaux que nous relèverons dans un avenir prévisible. Lorsque le calcul quantique prendra de l'ampleur pour devenir totalement disruptif, nous serons prêts », dit le Dr Vijay Swarup, Vice-Président de la Recherche et du Développement chez ExxonMobil. En travaillant ensemble, ExxonMobil et IBM ont récemment démontré des avancées dans l'utilisation des ordinateurs quantiques pour calculer avec précision des observables thermodynamiques, démontrant comment le quantique peut être l'outil de nouvelle génération pour les chimistes et les ingénieurs chimistes développant des solutions énergétiques avancées. Les cas d'usage pour ExxonMobil ne s'arrêtent pas là, car ils s'efforcent de résoudre des défis énergétiques complexes. Découvrez comment ExxonMobil utilise les ordinateurs quantiques pour transporter des carburants plus propres.

IBM travaille avec Mitsubishi Chemical, un partenaire du réseau IBM Quantum via le IBM Quantum Keio Hub, sur une variété d'applications quantiques potentielles. Leur publication de 2019, « Computational Investigations of the Lithium Superoxide Dimer Rearrangement on Noisy Quantum Devices », pourrait être fondamentale pour le futur développement de batteries. Un article d'EE Times, « Battery Research Advances Quantum Computing Capabilities », fournit plus d'informations sur cette recherche, qui a été rapidement suivie par deux autres articles de recherche — l'un sur les « Applications of Quantum Computing for Investigations of Electronic Transitions in Phenylsulfonyl-Carbazole TADF Emitters » et l'autre sur « Quantum-Classical Computational Molecular Design of Deuterated High-Efficiency OLED Emitters. ». Leur mission est de modéliser et d'analyser les structures moléculaires profondes de nouveaux matériaux OLED potentiels.

À explorer

Consulte les ressources listées ici pour en savoir plus sur la façon dont les ordinateurs quantiques IBM impactent ces industries.

Utilités​

« Les services publics jouent un rôle essentiel pour aider les industries, les entreprises et les consommateurs à atteindre leurs objectifs net zéro », dit Gregor Pillen, Directeur général d'IBM DACH. « Cependant, y parvenir nécessite des technologies sophistiquées pour aider les services publics à mieux prévoir et optimiser le réseau pour répondre à la demande, ainsi qu'à augmenter l'utilisation d'énergie propre et renouvelable. Le calcul quantique offre les capacités informatiques pour aider les services publics à naviguer dans ce nouvel avenir plus durable. »

Dans le cadre de ses efforts de décarbonation, E.ON s'est associé à IBM pour explorer le potentiel du calcul quantique pour optimiser l'infrastructure énergétique de plus en plus décentralisée du monde. « Tu branches ta voiture électrique pour charger la batterie, et tu pourrais avoir un panneau solaire qui alimente ta maison et ta voiture. Mais peux-tu vendre cet excès d'énergie à tes voisins en bas de la rue ? Pourquoi dois-tu obtenir de l'énergie de milliers de kilomètres qui a été produite dans une centrale à gaz ? » demande Corey O'Meara, responsable du calcul quantique en technologie numérique chez E.ON (voir « IBM Panel Highlights Quantum Role in Sustainability »). Les algorithmes de calcul quantique pourraient détenir la clé pour gérer la complexité qui résulte lorsque des actifs supplémentaires sont branchés sur le réseau.

Le potentiel du calcul quantique pour aider à la découverte de nouveaux matériaux conçus pour améliorer la production, le transfert et le stockage d'énergie est l'une des raisons pour lesquelles bp s'allie avec IBM Quantum pour atteindre ses objectifs net zéro.

Woodside Energy, partenaire d'IBM, expérimente avec de nouveaux algorithmes pour réduire la surcharge des transferts de données entre les systèmes classiques et quantiques, permettant d'appliquer des noyaux quantiques aux données en streaming.

Dans l'industrie des télécommunications, le calcul quantique montre un potentiel pour fournir des solutions de routage du trafic réseau et d'équilibrage de charge de travail, de consommation d'énergie/GES et de segmentation contextuelle des clients. Vodafone s'associe à IBM Quantum pour aider à valider et faire progresser les cas d'usage quantiques potentiels dans les télécommunications.

À explorer

Points clés à retenir​

Le calcul quantique devrait avoir un fort impact dans les secteurs des produits chimiques et du pétrole, de la distribution et de la logistique, des services financiers, des soins de santé et des sciences de la vie, et de la fabrication.

Parmi les exemples d'applications pour le calcul quantique, on trouve :

  • La simulation de la dynamique quantique pour faire avancer la découverte de matériaux
  • La gestion des risques et des opportunités liés aux portefeuilles financiers
  • La découverte de nouveaux médicaments et de structures protéiques
  • L'optimisation des systèmes énergétiques décentralisés

Le calcul quantique peut aider à résoudre des applications impliquant

  • La simulation de la nature
  • L'intelligence artificielle
  • L'optimisation

Les dirigeants d'entreprises devraient se préparer à cette nouvelle technologie en évaluant leur niveau de préparation dès maintenant. Cela peut se faire en identifiant un champion du calcul quantique, en évaluant quels domaines de leur entreprise pourraient être impactés par le calcul quantique, en développant les compétences adéquates et en expérimentant avec un vrai ordinateur quantique. Passe au prochain module pour en savoir plus sur les ressources de calcul quantique IBM et comment ton organisation peut devenir prête pour le quantique.